مطالعه حذف یون های آهن توسط جاذب کیتوسان در سیستم های ناپیوسته و پیوسته

هدف این مطالعه بررسی خواص جذب کیتوسان برای حذف آهن(ii) از محلول های آبی در سیستم های ناپیوسته و پیوسته می باشد. در سیستم ناپیوسته اثر پارامترهایی چون مقدار جاذب و ph اولیه محلول برای یافتن شرایط بهینه فرایند مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج، بهترین ph 4 و مقدار بهینه جاذب 5/1گرم بر لیتر بوده است؛ لذا آزمایش های تعادلی جذب، تحت این شرایط در محدوده غلظتی 50-10 میلی گرم بر لیتر و در سه دمای 20، 30 و °c40 انجام شد. بر طبق نتایج، در دماهای بالاتر سرعت جذب افزایش یافت، اما ظرفیت جذب کمتری به دست آمد. همچنین با افزایش غلظت یون های فلزی، ظرفیت جذب افزایش یافته و درصد حذف یون های آهن کاهش یافت. بر این اساس ظرفیت جذب در بیشترین حالت، 71/28 میلی گرم به گرم (514/0 میلی مول بر گرم) در غلظت 50 میلی گرم بر لیتر و حداکثر میزان جداسازی آهن 9/92 درصد در غلظت 10 میلی گرم بر لیتر و در دمای °c20 بوده است. داده های تعادلی در سه دما، با هم دماهای لانگمایر، فرندلیچ و لانگمایر-فرندلیچ مدل سازی شد، که در این میان مدل لانگمایر- فرندلیچ با ضریب همبستگی در محدوده 9967/0 تا 9977/0 تطابق بهتری با داده های تعادلی داشت. همچنین از فرم خطی و غیرخطی معادله های سینتیک شبه درجه یک و شبه درجه دو برای توصیف داده های سینتیکی استفاده شد. بررسی ها نشان داد، مدل سینتیکی شبه درجه اول غیر خطی، مدل مناسب تری برای توصیف داده های تجربی می باشد. همچنین مدل سینتیک نفوذ درون ذره ای نیز به خوبی قادر به توصیف داده های تجربی بود. محاسبات ترمودینامیکی نشان داد فرایند جذب خودبه خودی(0> ?g?)، گرمازا (0>?h?) و همراه با کاهش آنتروپی (0>?s°) است. میزان آنتالپی واکنش 15/38 کیلوژول بر مول و انرژی فعالسازی فرایند 32/50 کیلوژول بر مول حاصل شد. دینامیک جذب و عوامل تأثیرگذار بر بازدهی فرایند جذب پیوسته، در یک ستون آکنده به قطر داخلی 6/0 سانتیمتر بررسی شد. منحنی های رخنه در شدت جریان های بالاتر، غلظت اولیه بالاتر و طول بستر کمتر دارای شیب بیشتری بودند. طبق نتایج آنالیز این منحنی ها، بیشینه ظرفیت جذب کیتوسان در ستون، 6/59 میلی گرم به گرم (067/1 میلی مول بر گرم) و بیشینه بازدهی حذف3/56 درصد بوده است. مدل توماس و یان برای مدل سازی داده های تجربی به کار گرفته شد. گرچه ضریب همبستگی بزرگتر مدل یان، نشان از تطابق بهتر با داده های تجربی داشت، اما بیشینه ظرفیت جذب پیش بینی شده با مدل توماس، تقریباً در تمامی شرایط نزدیک تر به مقادیر تجربی حاصل از آنالیز منحنی های رخنه است. طبق نتایج، ظرفیت جذب کیتوسان در ستون به طور متوسط بیشتر از ظرفیت جذب در سیستم ناپیوسته است؛ اما درصد حذف در بهترین حالت، تقریباً نصف درصد حذف در سیستم ناپیوسته است. در هر حال در این مطالعه، ظرفیت جذب قابل قبولی برای حذف یون های آهن به دست آمده است که نشان دهنده قابلیت کاربرد این جاذب برای مصارف صنعتی است.