جذب و واجذب کادمیوم از محلول های آبی توسط زئولیت طبیعی، اصلاح شده با پلی اکریل آمیدو نانوزئولیت

کادمیوم یکی از فلزات سنگین و از مهمترین آلاینده های زیست محیطی محسوب می شود. کادمیوم به دلیل نیمه عمر طولانی در بدن انسان و حیوان و سمی بودن زیاد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. آلودگی منابع آبی به کادمیوم به دلیل نقش مستقیم آن در تولید محصولات کشاورزی و تغذیه انسان و موجودات زنده بسیار خطرناک می باشد. گسترش صنایع منجر به افزایش آلودگی شده و سلامت انسان و محیط زیست را به خطر انداخته است. همچنین با توجه به کمبود منابع آبی در کشور و اهمیت استفاده از پساب ها یافتن و سنتز جاذب هایی با کارایی بالا مورد توجه قرار گرفته است. این جاذب ها باید علاوه بر راندمان بالا، در دسترس بوده و هزینه پایینی داشته باشند تا امکان استفاده از آن ها در سطح وسیع فراهم شود. رس های طبیعی به دلیل سازگاری با محیط زیست، فراوانی در طبیعت، هزینه کم و سطح ویژه زیاد در حال حاضر به طور گسترده ای برای جذب و حذف فلزات سنگین بکار می روند. در سال های اخیر نانو مواد نیز به عنوان موادی با سطح بالای جذب و سرعت جذب زیاد برای حذف آلودگی های آب مورداستفاده قرار گرفته اند. فهم بهتر واکنش های جذب و واجذب فلزات سنگین و تأثیر زمان تعادل، قدرت یونی وph می تواند در یافتن راهکارهای بهتر برای پالایش محیط های آبی آلوده به فلزات سنگین مفید باشد. در این پژوهش جاذب های زئولیت طبیعی، نانو زئولیت و زئولیت اصلاح شده با پلی اکریل آمید برای جذب کادمیوم از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفتند. زئولیت مورد استفاده از معدن فیروزکوه تهیه شد و سایر جاذب ها از آن تهیه گردیدند. برخی ویژگی های شیمیایی مانند تجزیه عنصری، ظرفیت تبادل کاتیونی، نقطه بار صفر و الگوی پراش اشعه ایکس برای تمامی جاذب های مورد بررسی تعیین گردید. نتایج پراش اشعه ایکس، تغییر فاز نانو زئولیت از فاز کریستالی به آمورف را نشان داد ولی در نمونه اصلاح شده مشاهده شد که اصلاح رس با پلی اکریل آمید منجر به تغییر در ساختار کانی نمی شود. آزمایشات سینتیک جذب در غلظت 10 میلی گرم بر لیتر کادمیوم و در محدوده زمانی 24-5/0 ساعت انجام شد. از بین تمامی مدل های بکار برده شده، مدل شبه رده اول و شبه رده دوم برای زئولیت اصلاح شده و مدل تابع توانی و الویچ برای نانو زئولیت و زئولیت طبیعی بهترین برازش را نشان دادند. آزمایشات همدماهای جذب بر اساس جذب کادمیوم از محلول های حاوی غلظت های مختلفی از کادمیوم در گستره ی5/1 تا 10 میلی گرم در لیتر در محدوده غلظت کم و غلظت 5 تا 100 میلی گرم در لیتر در محدوده غلظت های زیاد، زمان تعادل 24 ساعت و در ph یکسان حدود 6 برای تمامی جاذب ها رسم شدند. مطالعه واجذب کادمیوم از جاذب های مورد مطالعه در غلظت های 5/4، 10، 45 و 100 میلی گرم در لیتر طی 5 مرحله و با سه تکرار انجام شدند. هم دما های جذب به خوبی توسط مدل های فروندلیخ و کوبله کوریگان توصیف شدند. همدماهای واجذب نیز برازش خوبی با مدل فروندلیخ نشان دادند. همدماهای واجذب کادمیوم از زئولیت در محدوده غلظت کم انحراف کمی از داده های جذب نشان داد که دلالت بر برگشت پذیر بودن جذب دارد. ولی برای سایر جاذب های مورد مطالعه و در تمامی غلظت های آزمایشات واجذب، پسماند مشاهده شد. پسماند جذب در نمونه نانو زئولیت در هر دو محدوده غلظت، قابل توجه بود. همچنین برای بررسی برگشت پذیری جذب، شاخص پسماند ظاهری نیز مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات قدرت یونی در قدرت یونی های 01/0 تا 1/0 مولار برای غلظت 5/4 و 45 میلی گرم در لیتر انجام شد. نتایج تفاوت جذب چشمگیری میان جاذب ها نشان داد. این تفاوت در غلظت 45 مشهودتر بود به طوری که نانو زئولیت به میزان بسیار کمتری نسبت به سایر جاذب های مورد آزمایش، با افزایش قدرت یونی کاهش جذب نشان داد. آزمایشات ph در محدوده ph اولیه 7-5 صورت گرفت. جذب در تمامی جاذب ها با کاهش ph کاهش یافت اما زئولیت اصلاح شده کمتر تحت تأثیر کاهش ph کاهش جذب نشان داد.