بخشی از مقاله
مقدمه
این پژوهش به منظور بررسی اثر زمان تعادل بر جذب کادمیوم توسط زئولیت اصلاح شده با پلیاکریلآمید انجام شد. کادمیوم به عنوان یکی از خطرناکترین فلزات سنگین می تواند حتی در غلظتهای پایین برای گیاهان و موجودات زنده سمیت ایجاد کند . - Scoullos et al, 2001 - با توجه به ظرفیت بالای زئولیت برای حذف فلزات سنگین و وجود نهشتههای عظیم زئولیت در ایران، یافتن جاذبهایی کارا بر پایه زئولیت حائز اهمیت است.
پلی-اکریلآمید یک لیگاند آلی با وزن مولکولی زیاد است - Acharya and et al, 2010 - که برای حذف فلزات سنگین کاربرد دارد . - Finch, 1982 - تحقیقات پیشین استفاده از پلی اکریلآمید را برای افزایش راندمان جذب سرب توسط زئولیت موفقیتآمیز توصیف کرده اند . - Ulusoy and Simsek, 2005 - با توجه به غلظت سمیت نسبتا پایین کادمیوم بررسی سرعت جذب کادمیوم در غلظت های پایین توسط جاذبهای مختلف می تواند اطلاعات مهمی برای حذف این عنصر از محیطهای آبی در اختیار محققان قرار دهد.
مواد و روشها
تهیه زئولیت اصلاح شده با پلیاکریلآمید 25 گرم رس زئولیت اشباع شده با سدیم به مدت 2 ساعت در یک لیتر آب مقطر توسط شیکر تکان داده شد. سپس 3/6 گرم مونومر اکریلآمید به همراه 1/5 میلیلیتر محلول 10 درصد آمونیوم پرسولفات و 0/15 میلیلیتر TEMED به سوسپانسیون اضافه و دمای سوسپانسیون به 60 درجه سانتیگراد رسانده شد. سوسپانسیون حاصله به مدت 8 ساعت توسط همزن مکانیکی مدل IKA60 با دور بالا همزده شد. سپس به مدت 24 ساعت در دمای 25 درجه باقی ماند تا پلیمرشدن کامل گردد. سپس محلول ویسکوز صاف شده و چندین بار با آب مقطر شسته شد و بعد از این مرحله ژل حاصله در دمای 60 درجه در آون خشک شد و برای ایجاد دانهبندی مناسب آسیاب-کاری صورت گرفته و جاذب از الک270 مش عبور داده شد .
آزمایش جذب وابسته به زمان
آزمایش سینتیک جذب در غلظت ثابت 10 میلیگرم بر لیتر کادمیوم انجام شد. 0/1 گرم از جاذب به ظروف پلی اتیلنی 15 میلیلیتری منتقل و10 میلیلیتر محلول 10 میلیگرم بر لیتر کادمیوم به آن اضافه شد. این آزمایش در سطوح زمانی 0، 0/5، 1، 3، 6، 12 و 24 ساعت در سه تکرار انجام شد. پس از تکان دادن در مدت زمان معین، بخش شفاف رویی از بخش جامد به وسیله سانتریفیوژ به مدت 10دقیقه و با سرعت دورانی 2000 دور در دقیقه جدا و بعد از اضافه شدن 100 میکرولیتر اسید نیتریک غلیظ ، غلظت کادمیوم در محلو لهای تعادلی توسط دستگاه جذب اتمی اندازهگیری شد. سپس دادهها با استفاده از نرم افزار Graphpad Prism - V. 5 - و به کمک رگرسیون غیرخطی توسط مدلهای شبه رده اول، شبه رده دوم، توانی و پارابولیک برازش داده شدند.
نمودارهای جذب وابسته به زمان کادمیوم توسط زئولیت اصلاح شده از دو فاز قابل تفکیک تشکیل شده است. فاز اولیه که در آن جذب وکادمیم با سرعت زیادی انجام شده است و به دنبال آن در فاز ثانویه، واکنش جذب به حالت شبهتعادل نزدیک میشود. فاز اولیه مربوط به برونجذب کادمیوم روی سطوح خارجی است که بسیار سریع رخ میدهد. فاز ثانویه نیز ممکن است ناشی از رسوب سطحی فلز، پخشیدگی به داخل کانالهای رس، تشکیل کمپلکس یا جذب در مکانهایی با واکنشپذیری متفاوت باشد . - Hamidpour et al, 2011 -
دادههای سینتیکی حاصل از جذب کادمیوم توسط زئولیت اصلاح شده با پلیاکریلآمید برازش خوبی با مدلهای شبه رده اول - R2=0/94 - و شبه رده دوم - R2=0/88 - نشان دادند ولی سایر مدلها برازش کمتری با دادهها نشان دادن. - جدول . - 1 برازش کم دادهها با مدل پارابولیک نشاندهنده کم بودن نقش مکانیسم درون جذب و پخشیدگی به داخل کانالهای کانی میباشد. نتایج پژوهشهای پیشین نیز نشان داده است که مکانیزم غالب جذب توسط رس اصلاح شده با پلیاکریلآمید تشکیل کمپلکس سهگانه میباشد.
زئولیت اصلاح شده با پلیاکریلآمید در 3 ساعت اول توانست بیش از 95 درصد از حداکثر جذب خود را انجام دهد. هدائی کشکوئی - 1392 - مشاهده کرد زئولیت طبیعی میتواند در 30 دقیقه اول بیش از 95 درصد از حداکثر جذب خود را انجام دهد. کند بودن سینتیک جذب کادمیوم توسط زئولیت اصلاح شده نسبت به زئولیت طبیعی میتواند به دلیل تفاوت در مکانیسم جذب باشد. مکانیسم غالب جذب کادمیوم توسط زئولیت طبیعی در غلظتهای پایین کادمیوم تبادل یونی است که فرایندی بسیار سریع میباشد ولی مکانیسم غالب جذب توسط زئولیت اصلاح شده با پلیاکریلآمید تشکیل کمپلکس است که فرایند کندتری است.
