مطالعه تجربی و سینتیکی حذف یون های سنگین دوظرفیتی با استفاده از هیدروژل های طبیعی

در این پژوهش حذف موثر مس از محلول آبی با استفاده از هیدروژل های زانتان گام (xg)، زانتان گام-پیوند-2-اکریل آمیدو-2-متیل-1-پروپان سولفونیک اسید (xg-g-amps)، زانتان گام-پیوند-2-اکریل آمیدو-2-متیل-1-پروپان سولفونیک اسید/مونت موری لونیت (xg-g-amps/mmt) و زانتان گام/مونت موری لونیت (xg/mmt) گزارش شد. هیدروژل xg-g-amps/mmt توسط پلیمریزاسیون پیوندی 2-اکریل آمیدو-2-متیل-1-پروپان سولفونیک اسید (amps) روی زانتان گام (xg) و مونت موری لونیت (mmt) با استفاده از پتاسیم پرسولفات (kps) بعنوان آغازگر رادیکال آزاد در حضور عامل شبکه کننده متیلن بیس اکریل آمید (mba) سنتز شد. برای تهیه هیدروژل xg، amps و mmt ، برای تهیه هیدروژل xg-g-amps، mmt و برای تهیه هیدروژل xg/mmt، amps از ساختار ژل حذف شد. ساختار و مورفولوژی هیدروژل های xg-g-amps و xg-g-amps/mmt با استفاده از طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) شناسایی شد. هیدروژل ها شامل یک ساختار اتصال عرضی متخلخل از mmt یا amps و پلی-ساکارید xg با زنجیره¬های جانبی هستند که کربوکسیلات و سولفونات و هیدروکسیل را حمل می کنند. اثر ph اولیه محلول cu2+، اختلاط، دوز جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه cu2+ و دما روی فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفت. حداکثر جذب در ph=5/3 ، غلظت اولیه cu2+ mg/l 321/8/، دمای ℃45، زمان تماس 5 ساعت با g/50ml0/2 از هیدروژل¬های xg-g-amps و xg-g-amps/mmt مشاهده شد. داده همدمای جذب با استفاده از پنج مدل همدما لانگ مویر، فروندلیچ، تمکین، دوبینین-رادوشکویچ و ردلیچ پترسون برازش شد و مشخص شد که فرآیند جذب از مدل همدمای لانگ مویر با حداکثر بازدهی جذب 36/77 و mg/g27/55 به ترتیب برای هیدروژل های xg-g-amps و xg-g-amps/mmt پیروی کرد. به منظور مطالعه مکانیسم جذب، مدل های مختلف سینتیک جذب مانند شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، مرتبه دوم، الوویچ، فیلم نفوذ مایع و نفوذ داخل ذره مورد مطالعه قرار گرفت و داده¬های سینتیک جذب به خوبی با مدل سرعت شبه مرتبه دوم برازش شد. بعلاوه مقادیر منفی انرژی آزاد گیبس (δg˚) kj/mol 3408/54- برای xg-g-amps و kj/mol3948/77- برای xg-g-amps/mmt در k15/298 نشان داد که فرآیند جذب خودبخودی، مطلوب و گرماگیر است. در پایان نیز رفتار تورمی هیدروژل¬ها مورد بررسی قرار گرفت و به ترتیب زیر متورم شدند: xg/mmt >xg >xg-g-amps/mmt >xg-g-amps