برهمکنش نیکل و کانی های پالیگورسکیت، سپیولیت و کلسیت در حضور برخی لیگاندهای آلی

استفاده از نیکل به دلیل کاربردهای متعدد آن در صنعت امری ضروری است. نیکل به عنوان یک عنصر ضروری کم مصرف برای گیاهان نیز اهمیت دارد ولی به راحتی می تواند موجب آلودگی سیستم های خاک وآب گردد. به کارگیری فرایندهای ژئوشیمیایی با استفاده از کانی های طبیعی برای حذف نیکل به دلیل ارزان بودن و اجرای آسان بسیار مورد توجه هستند. پالیگورسکیت، سپیولیت و کلسیت کانی هایی هستند که به میزان فراوان در خاک ها و رسوبات مناطق خشک و نیمه خشک ایران یافت می شوند و در منابع به عنوان مواد جاذب فلزات سنگین معرفی شده اند. در این پژوهش از کانی های پالیگورسکیت فلوریدا، سپیولیت یزد و کلسیت شرکت مرک استفاده شده است. آزمایشات جذب برای مطالعه جذب تعادلی و سینتیک جذب نیکل توسط سه کانی و همچنین تأثیر درجه حرارت، لیگاندهای آلی (سیترات، آرژنین، dfob و dtpa) و فلزات رقیب بر جذب نیکل انجام شدند. خصوصیات جذبی نیکل توسط سه کانی کاملا متفاوت است. کانی های فیبری در مقایسه با کلسیت مقادیر بیشتری از نیکل را با سرعت بیشتری جذب کردند. اگرچه پالیگورسکیت و سپیولیت شباهت ساختاری بسیاری به یکدیگر دارند توانایی سپیولیت از نظر ظرفیت جذب و سرعت جذب نیکل به میزان قابل توجهی از پالیگورسکیت بیشتر بود. جذب نیکل توسط پالیگورسکیت و سپیولیت کاملاً به دما وابسته است. در مجموع افزایش دما نه تنها موجب افزایش مقدار نیکل جذب شده و قدرت جذب آن گردید بلکه سرعت جذب را نیز افزایش داد. مقادیر مثبت ?h° نشان داد که به لحاظ ترمودینامیکی جذب نیکل توسط پالیگورسکیت و سپیولیت گرماگیر است. همچنین مقادیر کمتر ?g° برای سپیولیت نشان از این داشت که در مقایسه با پالیگورسکیت، جذب نیکل توسط سپیولیت خود بخودی تر است. حضور لیگاندهای آلی (سیترات، آرژنین، dfob و dtpa) بر مقدار و سرعت جذب نیکل توسط پالیگورسکیت، سپیولیت و کلسیت اثر می گذارند. اثر سیترات بر پتانسیل و سرعت جذب نیکل توسط پالیگورسکیت و سپیولیت یک اثر کاهنده بود. سیترات اثر محسوسی بر پتانسیل جذب نیکل توسط کلسیت نداشت اما سرعت جذب را قدری افزایش داد. برخلاف سیترات، آرژنین موجب افزایش جذب نیکل توسط هر سه کانی شد. dfob موجب کاهش پتانسیل و سرعت جذب نیکل توسط پالیگورسکیت و سپیولیت شد اما جذب نیکل توسط کلسیت را به میزان قابل توجی افزایش داد. اثر dtpa بر پتانسیل و سرعت جذب نیکل توسط سه کانی مذکور شبیه سیترات ولی شدیدتر از آن بود. در حضور سیترات و dtpa به ترتیب بعد از گذشت 6 و 12 ساعت واجذب نیکل اتفاق افتاد که حاکی از نگهداری ضعیف فلز توسط کانی مذکور بود. نتایج این مطالعه به خوبی نشان داد که جذب فلزات سنگین توسط کانی های پالیگورسکیت و سپیولیت یک پدیده رقابتی است. جذب نیکل، کادمیم، روی و مس توسط پالیگورسکیت و سپیولیت از دو الگوی کاملا متفاوت پیروی می کند. در مورد پالیگورسکیت تمام فلزات یاد شده یک روند افزایشی را با افزایش غلظت آنها در فاز محلول نشان دادند که به خوبی توسط مدل لانگمویر قابل توصیف است. در مورد سپیولیت به جز مس همه فلزات فوق یک روند کاهشی شدید را با افزایش غلظت آنها در فاز محلول نشان دادند که علت آن روند افزایشی بسیار شدید جذب مس و اختصاص سایت های جذب به این فلز است. رتبه بندی فلزات مورد پژوهش به لحاظ توان جذب توسط کانی های پالیگورسکیت و سپیولیت به صورت cu< zn< cd< ni است. نتایج نشان داد که مطالعه اثر عوامل محیطی مانند دما و حضور فلزات رقیب بر جذب نیکل توسط کلسیت با روش های معمول که در منابع ذکر شده با مشکلات جدی روبرو است. در مجموع خصوصیات جذبی سپیولیت برای نیکل در سیستم جذب تک فلز و نیز برای مس در سیستم جذب رقابتی قابل توجه است.