مطالعه انتقال و نگهداشت نانوذرات آهن صفرظرفیتی در یک ستون شنی تحت شرایط جریان اشباع

مطالعه انتقال و نگهداشت نانوذرات آهن صفرظرفیتی در محیط متخلخل از جنبه های مختلفی مانند پالایش آلاینده ها در خاک و آب های زیرزمینی از اهمیّت خاصی بر خوردار است. هدف از این پژوهش مطالعه کمی انتقال و نگهداشت نانوذرات آهن صفرظرفیتی در یک محیط متخلخل تحت شرایط جریان اشباع و در حضور غلظت های مختلف نانوذرات و قدرت های یونی بوده است. برای این منظور نانوذرات آهن صفرظرفیتی با پوشش پلی اکریلیک اسید و پلی وینیل پیرولیدون به روش احیا توسط بورهیدریدسدیم ساخته شد و ویژگی های آن ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، دستگاه پراش نگار اشعه ایکس (xrd)، دستگاه طیف سنج مادون قرمز (ftir) و دستگاه زتاسایزر مورد بررسی قرار گرفت. شبیه-سازی انتقال نانوذرات به کمک مدل سینتیک تک-مکانی برنامه hydrus-1d انجام گرفت. همچنین اثر نانوذرات pvp-zvin و paa-zvin در حذف کادمیم و سرب و بهینه سازی حذف سرب از محلول های آبی به روش رویه ی پاسخ سطحی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش نشان داد که با افزایش غلظت نانوذرات و قدرت یونی محلول، انتقال آن ها در محیط متخلخل کاهش یافته که در این میان اثر غلظت نانوذرات بر روی انتقال آن ها بیش از اثر قدرت یونی بود. همچنین پلی اکریلیک اسید در مقایسه با پلی وینیل پیرولیدون توانایی بیشتری در پایدارسازی سوسپانسیون نانوذرات و در نتیجه افزایش انتقال آن ها در محیط متخلخل داشت. افزون براین، مدل hydrus-1d با ضریب همبستگی زیاد قادر به شبیه سازی انتقال نانوذرات گردید در حالی که قادر به برازش داده های نگهداشت نانوذرات در محیط متخلخل نبود. نتایج آزمایش ها ناپیوسته حذف کادمیم توسط pvp-zvin نشان داد که حدود 50/89% از کادمیم در اسیدیته 6 و زمان تماس 20 دقیقه از محلول آبی حذف شد. همچنین نانوذرات paa-zvin حدود 50/92% از سرب را در اسیدیته 5 و زمان تماس 15 دقیقه از محلول آبی حذف نمودند. همچنین با توجه به نتایج آزمایش ها تعادلی و سینتیکی حذف کادمیم، مدل همدمای تعادلی فروندلیچ و مدل سینتیک لاگرگرن با ضریب همبستگی به ترتیب 9875/0 و 9918/0 در مقایسه با دیگر مدل ها تعادلی و سینتیکی قادر به برازش داده های حذف کادمیم از محلول آبی بودند. افزون بر این نتایج آزمایشات بهینه سازی حذف سرب از محلول های آبی به روش رویه ی پاسخ سطحی نشان داد پاسخ های پیش بینی شده توسط مدل درجه دوم پلی نومینال با مقادیر تجربی همبستگی بالایی دارد (932/0 r2= و 870/0adjr2= ). نتایج بهینه سازی نشان داد که مقدار بهینه درصد حذف سرب از محلول آبی در شرایط اسیدیته 5، غلظت 3 گرم بر لیتر paa-zvin و غلظت اولیه 15 گرم بر لیتر سرب برابر با 09/90 درصد می-باشد.