مطالعه ی آزمایشگاهی و مدل سازی فرآیند جذب سطحی تک جزئی فلزات سنگین روی و کروم (vi) از آب با استفاده از نانو ذره جاذب گاما آلومینای تثبیت شده بر سیلیکا

در تحقیق حاضر، جذب فلزات سنگین روی و کروم(vi) از آب توسط نانو ذره جاذب گاما آلومینا، نانو ذره سیلیکا و نانو ذره جاذب گاما آلومینای تثبیت شده بر بستر سیلیکا به صورت آزمایشگاهی و تئوری مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها در دو سامانه پیوسته و ناپیوسته انجام شد. تاثیر عوامل موثر بر تعادل و سینتیک جذب از قبیل ph، میزان جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه جذب شونده و دما در سامانه ناپیوسته مطالعه شد. تعادل جذب (همدما) در سه دمای متفاوت 293، 303 و 313 درجه کلوین به دست آمدند. افزایش دما باعث افزایش درصد جذب شده است که نشان دهنده ی گرماگیر بودن فرآیند جذب است. نتایج آزمایشگاهی تعادل تحلیل شد و با همدماهای لانگمویر، فرندلیچ و تمکین تطبیق داده شده و پارامترهای متناظر با هر مدل تعیین گردید. برای فلز روی مدل همدمای تعادلی لانگمویر و برای کروم(vi) مدل همدمای تعادلی فرندلیچ، بیشترین تطابق را با داده های آزمایشگاهی داشته است. برای مدل های سینتیک جذب شبه درجه اول، شبه درجه دو، elovich و نفوذ درون ذره به منظور ارزیابی سینتیک جذب و تعیین مکانیزم جذب فلزات سنگین روی و کروم(vi) توسط نانو ذره جاذب گاما آلومینای تثبیت شده بر بستر سیلیکا مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای متناظر و ضرایب همبستگی هر مدل نیز محاسبه شد. با محاسبه ضرایب همبستگی مدل های ذکر شده، مدل شبه درجه دو برای فلز روی و کروم(vi) تطابق قابل قبولی با داده ها از خود نشان می دهد. همچنین آزمایش های جذب در یک واحد جذب بستر ثابت با مقیاس آزمایشگاهی در شرایط عملیاتی متفاوت انجام شدند و منحنی¬های شکست متناظر به دست آمدند. در بخش مطالعه تئوریک، مدل ریاضی جذب با هدف ارزیابی رفتار دینامیک بستر جذب ارائه گردید. معادلات مدل با استفاده از برقراری قانون بقای جرم به دست آمده و با نتایج بدست آمده از مدل سینتیک نفوذ درون دانه ای، سیستم مورد بررسی شامل مقاومت انتقال جرم خارجی و مقاومت نفوذ درون ذره است. معادلات مدل با استفاده از روش عددی حل گردید. نتایج غلظت جذب شونده مدل و منحنی های رخنه فلزات سنگین روی و کروم(vi) با داده های آزمایشگاهی مقایسه شدند. تاثیر پارامترهایی از قبیل طول بستر، دبی جریان و غلظت اولیه خوراک ورودی روی منحنی های رخنه بررسی شد. افزایش طول بستر، کاهش دبی جریان و کاهش غلظت خوراک ورودی به بستر باعث افزایش زمان اشباع و زمان خیزش سیستم می شود.