مطالعه تعادلی، سینتیکی و ترمودینامیکی جذب روی و مس بوسیله پالیگورسکیت و سپیولیت

فلزات سنگین از جمله مهم ترین آلاینده های زیست محیطی به شمار می روند که از طرق مختلف منابع آب و خاک را آلوده می کنند. مس و روی از معمول ترین فلزات سنگین در ضایعات و فاضلاب های صنعتی می باشند. قابلیت جذب و اثرات سمی فلزات سنگین برای گیاهان و ریز جانداران، تحرک آن ها به سوی آب های زیرزمینی و همچنین اثرات بازدارندگی این فلزات بر فرآیندهای بیوشیمیایی خاک بستگی به واکنش هایی دارد که یون های فلزی با ذرات خاک انجام می دهند. فرآیندهای جذب از مهم ترین واکنش های شیمیایی فلزات سنگین در محیط خاک به شمار می روند و تأثیر به سزایی بر سرنوشت این آلاینده ها در خاک دارد. با توجه به حضور اجزای کانی و آلی مختلف در خاک ها بررسی واکنش های فلزات سنگین با کانی های خالص در سیستم های مدل می تواند به درک بهتر رفتار این فلزات در خاک کمک نماید. در این تحقیق تأثیر غلظت تعادلی، زمان و دما بر جذب عناصر مس و روی، بوسیله کانی های سپیولیت و پالیگورسکیت مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل های لانگمویر و فروندلیخ هم دماهای جذب مس بوسیله کانی های مورد مطالعه را به خوبی توصیف نمودند. با این حال مدل لانگمویر در سیستم سپیولیت و مدل فروندلیخ در سیستم پالیگورسکیت بهترین مدل برای توصیف جذب مس انتخاب گردید. در مورد یون فلزی روی نیز نتایج مشابهی با یون فلزی مس حاصل گردید. با توجه به اهمیت اطلاعات ترمودینامیکی برای تعیین رفتار فیزیکوشیمیایی مس و روی در محیط های طبیعی، جذب مس و روی بوسیله سپیولیت و پالیگورسکیت در چهار دمای مختلف (15، 25، 35 و ?50) جهت تعیین ثابت های ترمودینامیکی جذب این عناصر بررسی شد. مقادیر منفی انرژی آزاد گیبس و مقادیر مثبت انتالپی به ترتیب به ماهیت خودبه خودی و گرماگیر بودن جذب مس و روی بوسیله سپیولیت و پالیگورسکیت اشاره نمود. همچنین مقادیرمثبت تغییرات انتروپی برای جذب یون های فلزی مس و روی بوسیله هر دو کانی نشان دهنده افزایش بی نظمی سیستم در نتیجه تعدادی تغییرات ساختاری بود. با توجه به اینکه فرآیندهای شیمیایی در محیط های طبیعی وابسته به زمان می باشند در بخشی از این تحقیق سینتیک جذب مس و روی بوسیله سپیولیت و پالیگورسکیت بررسی و نقش دما بر کمیت و سرعت جذب این عناصر بررسی گردید. سپس روابط جذب وابسته به زمان بوسیله مدل های مختلف سینتیکی توصیف شد. نتایج نشان داد که مدل های مختلف سینتیکی قادرند جذب مس و روی بوسیله سپیولیت و پالیگورسکیت را توصیف نمایند. در بین مدل های سینتیکی، مدل الوویچ بهترین مدل سینتیک برای توصیف سرعت جذب مس بوسیله پالیگورسکیت در تمام دماهای مورد مطالعه انتخاب گردید. در مورد جذب روی بوسیله این کانی نیز نتایج تقریباً مشابهی به دست آمد. در مورد سرعت جذب مس و روی بوسیله سپیولیت نیز نتایج تقریباً یکسانی مشاهده گردید، به طوری که سینتیک جذب یون های فلزی بوسیله سپیولیت در دماهای 15، 25 و?35 به ترتیب از مدل-های الوویچ، پارابولیک و تابع توانی تبعیت کرد. مدل های تابع توانی و الوویچ به ترتیب مناسب ترین مدل برای توصیف داده های جذب مس و روی بوسیله سپیولیت در دمای ?50 انتخاب گردیدند. با توجه به تغییرات پارامترهای سینتیک با افزایش دما و مقایسه مقادیر سرعت لحظه ای در دماهای مختلف کمیت و سرعت جذب با افزایش دما افزایش یافت.