مطالعه حذف رقابتی مس و روی از محلول های آبی توسط جاذب های نانو ساختار و بهبود گزینش پذیری آن

کاتیون های فلزات سنگین و نمک های آن ها 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 فلزات سنگین و مشتقاتشان بر سلامتی انسان ها و بهداشت محیط، لزوم یافتن راه های جدید و فناوری نوین برای حذف آنها احساس می شود. بر این اساس در این تحقیق حذف کاتیون های فلز مس و روی دو ظرفیتی به روش جذب سطحی ناپیوسته و به دو شکل جذب تک فلزی و جذب رقابتی بر روی نانو تیوب کربن چند دیواره که جهت بهبود عملکرد این جاذب فرآیند اکسیداسیون با هیپوکلریت سدیم بر روی آن انجام شده، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا تأثیر عواملی نظیر میزان جاذب، غلظت اولیه محلول فلزی، ph، دما و زمان تماس بر درصد حذف مورد مطالعه قرار گرفت. زمان تعادل برای هر دو حالت جذب تک فلز و جذب رقابتی 120 دقیقه محاسبه شده است. در این زمان جذب مس تنها100%، روی تنها 94%، مس در حالت رقابتی 98% و روی در حالت رقابتی 83% بدست آمده است که بیانگر کاهش جذب در حالت وجود فلز رقیب می باشد و این مقدار برای جذب فلز روی در حالت رقابتی آشکارتر است. به منظور تعیین ثابت های سرعت فرآیندهای جذب، داده های آزمایشگاهی با چهار مدل سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم، الویچ و بانگهام مقایسه شد و مشاهده گردیدکه جذب مس و روی در هر دو حالت جذب تک فلزی و جذب رقابتی بر روی نانو لوله های کربنی اکسید شده 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 دو مرحله ای برای جذب هر دو فلز در محلول های مختلف بر روی نانو لوله های کربنی اکسید شده تشخیص داده شد. همچنین داده های آزمایشگاهی با ایزوترم لانگمویر، فرندلیچ و تمکین مطابقت داده شدند و مشاهده گردید که جذب تعادلی، برای هر دو حالت جذب و هر دو فلز مس و روی منطبق بر ایزوترم فرندلیچ است. بر اساس ثوابت تعادلی که در سه دما بر مبنای مدل فرندلیچ محاسبه گردید، مقادیر پارامترهای ترمودینامیکی جذب نظیر تغییرات انرژی آزاد گیبس، آنتالپی و آنتروپی فرآیند محاسبه شدند که با توجه به این مقادیر، فرآیندهای جذب گرماگیر، خودبخودی و فیزیکی تشخیص داده شد.