مطالعه آزمایشگاهی و مدلسازی فرآیند حذف کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی از طریق جذب سطحی بر روی نانولوله های کربنی

کروم شش ظرفیتی و ترکیباتش از مهمترین آلاینده های زیست محیطی می باشند که وجودشان در آبها و پساب ها به مشکلی عمده تبدیل شده است. به دلیل اثرات مخرب این فلز سنگین و مشتقاتش بر سلامتی انسان ها و بهداشت محیط، لزوم یافتن راه های جدید و فناوری های نوین برای حذف آن احساس می شود. بر این اساس در این تحقیق حذف کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی، به روش جذب سطحی ناپیوسته بر روی نانولوله های کربنی تک و چند دیواره، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا علاوه بر مقایسه ی توانایی دو جاذب در میزان حذف کروم، تأثیر عواملی نظیر میزان جاذب، غلظت اولیه محلول کروم، ph، دما و زمان تماس بر درصد حذف مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین ثابت سرعت فرایند جذب، داده های آزمایشگاهی با سه مدل سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم و الویچ مقایسه شد و مشاهده گردید که جذب کروم بر روی نانولوله های کربنی تک و چند دیواره از معادله ی شبه درجه دوم پیروی می کند. به منظور تعیین مکانیسم جذب، داده های سینتیکی با مدل نفوذ درون ذره ای مطابقت داده شدند و مکانیسم سه مرحله ای برای جذب کروم بر روی هر دو نوع نانولوله کربنی تشخیص داده شد. همچنین داده های آزمایشگاهی با ایزوترم های لانگمویر، فرندلیچ، تمکین، سیپس و bet مطابقت داده شدند و مشاهده گردید که جذب تعادلی، برای هر دو نوع جاذب، منطبق بر ایزوترم bet است. بر اساس ثوابت تعادلی که در سه دما بر مبنای مدل bet محاسبه گردید، مقادیر خواص ترمودینامیکی جذب نظیر تغییرات انرژی آزاد گیبس، آنتالپی و آنتروپی فرایند محاسبه شدند که با توجه به این مقادیر، فرایند جذب گرماگیر، خودبه خودی و فیزیکی تشخیص داده شد. به منظور تخمین توانایی جاذب در دفع کروم جذب شده و استفاده مجدد جهت عملیات جذب، فرایند واجذب و تأثیر عواملی نظیر ph، غلظت محلول بازیافت کننده، دما و زمان تماس بر آن مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. همچنین با انجام آزمایشات متوالی جذب و واجذب، مشخص شد که فرایند واجذب به خوبی امکان استفاده مجدد از نانولوله های کربنی تک و چند دیواره را فراهم آورده است. به منظور بهبود عملکرد جاذب ها، از فرایند اکسید کردن با استفاده از اسیدنیتریک استفاده شد و نتایج نشان داد که اسید نیتریک با غلظت m 5 عملکرد هر دو نوع نانولوله کربنی را بهبود بخشیده و موجب افزیش توانایی جذبشان شده است.