بررسی فرآیند جذب و واجذب یون کروم (vi) در سیستم پیوسته ی بستر ثابت حاوی نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن

در سالیان اخیر، آلودگی منابع آبی توسط فلزات سنگین به یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی تبدیل شده است. فرآیند جذب سطحی به عنوان یکی از مهم ترین و موثرترین روش ها در حذف فلزات سنگین به شمار می رود. با گسترش فناوری نانو در عرصه های مختلف از جمله تصفیه ی آب و پساب، نانوذرات به عنوان یکی از موثرترین جاذب ها در فرآیند جذب سطحی فلزات سنگین مورد توجه قرارگرفتند. در این بین، نانوذرات اکسیدآهن با داشتن ویژگی هایی نظیر سطح ویژه ی زیاد، سهولت دسترسی به منابع و سنتز در مقیاس نانو، قابلیت اصلاح سطح و خواص مغناطیسی ویژه، مورد توجه بیش تری قرار گرفته اند. در پژوهش حاضر جذب سطحی یون کروم شش ظرفیتی به وسیله ی نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن در یک سیستم پیوسته، مورد بررسی قرار گرفت. ستون مورد نظر با قطر داخلی 4/6 سانتی متر و ارتفاع 30 سانتی متر طراحی و ساخته شد. نانوذرات به وسیله ی میدان مغناطیسی بر بستر فولادی موجود در ستون نشانده شدند و با عبور محلول کروم از این ستون، فرآیند جذب یون های کروم بر روی نانوذرات امکان پذیر شد. پارامترهای موثر بر راندمان جذب بررسی و مشخص شد که با افزایش مقدار نانوذرات در بستر، کاهش دبی و کاهش غلظت یون های ورودی به ستون، راندمان جذب یون کروم افزایش می یابد. بیش ترین مقدار کروم جذب شده در ستون در شرایط 1/2 گرم نانوذرات، غلظت ppm 7 کروم و دبی ورودی ml/min 20 و معادل 15/67 میلی گرم به ازای هر گرم از جاذب، حاصل شد. یکی از مهم ترین ویژگی های فرآیند جذب سطحی امکان بازیابی جاذب و استفاده ی مجدد از آن می باشد. به منظور بدست آوردن شرایط مناسب احیا در سیستم پیوسته، ابتدا فرآیند جذب و واجذب در یک سیستم ناپیوسته انجام شد. در سیستم ناپیوسته، راندمان جذب کروم به وسیله ی نانوذرات اکسیدآهن 55/03 درصد حاصل شد. با انجام آزمایش های واجذب با مواد مختلف، سدیم هیدروکسید (naoh) با غلظت 0/5 مولار به عنوان ماده ی احیاکننده ی مناسب انتخاب شد و به منظور سنجش توانایی نانوذرات در جذب مجدد کروم بعد از واجذب، چرخه های جذب/ واجذب کروم در سیستم ناپیوسته تا چهار مرحله تکرار شد. راندمان جذب کروم از 55 درصد در چرخه ی اول، به حدود 90 درصد در چرخه های بعدی افزایش پیدا کرد. به منظور تفسیر این پدیده و مشخص شدن مکانیزم جذب، آنالیزهای ftir و زتا پتانسیل نانوذرات اکسیدآهن، قبل و بعد از جذب کروم انجام شد. پس از مشخص شدن ماده ی احیاکننده ی مناسب، فرآیند واجذب در سیستم پیوسته نیز انجام شد. با انجام چرخه های جذب/ واجذب در سیستم پیوسته تا پنج مرحله، مشخص شد که راندمان جذب کلی ستون در طول این چرخه های متوالی کاهش می یابد اما اگر مدت زمان فرآیندهای جذب در این چرخه ها کاهش پیدا کند، راندمان جذب کلی فرآیند به ازای هر چرخه افزایش پیدا خواهد کرد.