جذب فلزات سنگین (سرب، مس، کادمیوم) با استفاده از مواد نانو متخلخل سیلیسی (sba¯15) عامل دار شده از محیط های آبی در سیستم های پیوسته و ناپیوسته
Abstract
در راستای توسعه فناوری های نوین جذبی در تصفیه پساب های حاوی فلزات سنگین، هدف اصلی این تحقیق حذف فلزات سنگین از پساب با استفاده از جاذب های زیست سازگار سیلیسی نانو ساختار است. ابتدا جاذب های نانو متخلخل سیلیسی اصلاح شده با لیگاندهای پلی-آمین و چند-سایتی بر پایه sba–15 شامل nh2–sba–15، pamam–sba–15، mda–sba–15، tren–sba–15 و btu–sba–15 سنتز و آنالیزهای tga, ftir, bet, xrd, sem به منظور شناسایی جاذب های سنتز شده انجام شد. سپس فرآیند جذب یون های فلزات سنگین مس، سرب و کادمیوم در دو سیستم پیوسته و ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. بیشترین ظرفیت جذب برای جاذب btu–sba–15 و معادل 9/3، 1/2 و 8/1 میلی مول بر گرم به ترتیب برای یون های فلزی مس، سرب و کادمیوم بدست آمد. همچنین دوز بهینه جاذب g/l 2/1-1، ph بهینه برابر 5/4-4 و زمان تعادلی جذب حداکثر min 90 بدست آمد. برای تمام جاذب های سنتز شده ظرفیت جذب به صورت مس>سرب>کادمیوم بوده است. مدل ایزوترمی لانگمیر بهترین مدل برازش یافته بر داده های تجربی بود و بیانگر عدم جذب چندلایه ایی یون های فلزی روی سطح مزوپور اصلاح شده است. سرعت فرآیند جذب از مدل های سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم پیروی نمود. نتایج نشان داد که همواره با افزایش غلظت اولیه فلزات سرب، مس و کادمیوم، سرعت فرآیند جذب کاهش می یابد. بازیابی جاذب های سنتز شده طی سه چرخه متوالی جذب- واجذب با حداکثر کاهش ظرفیت جذب 1/9، 3/3 و 8/15 درصدی به ترتیب برای مس، سرب و کادمیوم، بیانگر پایداری مکانیکی زیاد جاذب های سنتز شده است. بیشترین ظرفیت جذب در سیستم پیوسته برای یون های مس، سرب و کادمیوم مربوط به جاذب pamam–sba–15 و به ترتیب معادل 51/0، 22/0 و 18/0 میلی مول بر گرم بدست آمد. فرآیند جذب کاتیون های فلزی مس، سرب و کادمیوم در سیستم پیوسته از مدل توماس تبعیت نمود. ثابت سرعت جذب طبق مدل توماس با افزایش ارتفاع ستون کاهش و با افزایش سرعت جریان پساب افزایش یافت. نانو جاذب های سنتز شده در این تحقیق از ظرفیت جذبی قابل توجهی برای جذب کاتیون های فلزی برخوردار بوده و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از آن ها، بکارگیری آن ها را در سیستم تصفیه پساب از نظر اقتصادی توجیه پذیر می نماید.