حذف نیترات از محلول های آبی توسط رس های فیبری طبیعی و اصلاح شده

STUDENT

DEGREE

YEAR

and 48 hours), concentrations (0, 10, 25, 50, 100, 250 , 500 and 1000 milligrams per liter), two temperatures of 30 and 40 ° C, and concentrations (0, 10, 25, 50, 100 and 250 mg / l) and two ionic strengths (0.1 and 0.01 M) in concentrations (0, 10, 25, 50, 100 and 250 mg / l) were examined. Kinetic experiments showed that in 24 hours nitrate absorption reached to 43% and 78% by modified sepiolite and palygorskite, respectively. The first-order and pseudo-second order kinetics models best described the nitrate absorption data by modified sepiolite and the power function, Elovich and parabolic diffusion models best described the nitrate adsorption data by modified palygorskite with highest r 2 . The maximum nitrate absorption by modified sepiolite and polygorskite at the concentration of 10 mg /L was calculated to be 15% and 58%, respectively. Both Langmuir and Freundlich models could describe nitrate adsorption data by modified sepiolite and Palygorskite, but the Langmuir model showed better fitting for nitrate adsorption data. Increasing the temperature from 30 to 40 °C increased the absorption of nitrate by modified sepiolite from 9.6% to 11% and by modified palygorskite from 48% to 55%. The Langmuir model was able to describe well the nitrate absorption data by modified minerals at the above-mentioned temperatures. The Freundlich model poorly described the nitrate adsorption data by modified sepiolite.The Gi free energy values for adsorbents ranging from -7.40 kJ mol -1 to -21.27 kJ mol -1 , the reaction enthalpy values for the modified polygorskite , 24/283 kJ mol -1 , and for other adsorbents from Calculated from 8.91 kJ mol -1 to 15.18 kJ mol -1 . Entropy values were also calculated from 0.061 kJ mol -1 k -1 to 0.97 kJ mol -1 k -1 . The negative values of Gi free energy indicate that the adsorption of nitrate by modified minerals is spontaneous The enthalpy positive values indicate that the adsorption reaction is Endothermic. An increase in entropy with increasing temperature indicates an increase in the systemic Irregularities The high values of the activation energy for nitrate adsorption by modified palygorskite indicate the nitrate chemical absorption on this adsorbent, while the absorption by other adsorbents is a physical process. Increasing the ionic strength reduced nitrate uptake from 9.6% to 1.8% in modified sepiolite and from 48% to 13% in modified palygorskite. Langmuir model well described the nitrate adsorption data. The Freundlich model was unsuccessful in describing nitrate adsorption data by modified sepiolite at both ion strengths of 0.01 and 0.1 M. Modification of natural minerals surfaces was very useful for nitrate removal. Maximum nitrate adsorption by modified sepiolite was up to 2.97 mg / g and that by modified palygorskite was up to 9.93 mg / g, indicating the success of nitrate absorption by modified minerals.

آب یکی از مهم ترین نیازهای موجودات زنده برای ادامه حیات است. با توجه به افزایش رو به رشد جمعیت و مصرف بی رویه منابع طبیعی آلودگی آب ها به انواع مواد شیمیایی از بحران های بزرگ در آینده ای نه چندان دور خواهد بود. یکی از این منابع آلوده کننده، نیترات می باشد. این یون به علت داشتن بار منفی به راحتی از سطوح خاک دفع شده و وارد آب های زیرزمینی می گردد. حضور یون نیترات در محلول های آبی سبب ایجاد خطراتی برای سلامتی بشر و هم چنین مشکلاتی برای محیط زیست می شود. در میان روش های موجود جهت حذف نیترات روش جذب سطحی به علت سادگی و مقرون به صرفه بودن نسبت به سایر روش ها ارجحیت دارد. کانی های سپیولیت و پالیگورسکیت مواد معدنی فیبری هستند که ورقه های چهاروجهی ممتد ندارند. این کانی ها به علت داشتن بار منفی توانایی جذب نیترات را از محلول های آبی ندارند. سورفکتانت های کاتیونی که تشکیل شده از یک زنجیره کربنی بلند هستند می توانند سبب تغییر بار سطح کانی از منفی به مثبت شوند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی حذف نیترات از محلول های آبی توسط سپیولیت و پالیگورسکیت طبیعی و اصلاح شده به وسیله کاتیون آلی ستیل پریدینیوم می باشد. خصوصیات کانی های مورد مطالعه با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس، آنالیز طیف مادون قرمز و اندازه گیری CEC تعیین شد. جذب نیترات در زمان های متفاوت (25/0، 5/0، 1، 2، 4، 8، 16، 24 و 48 ساعت) و غلظت های مختلف (0، 10، 25، 50، 100، 250، 500 و 1000 میلی گرم بر لیتر) بررسی شد. اثر دما در جذب نیترات در دو دمای ثابت 30 و 40 درجه سانتی گراد در غلظت های مختلف (0، 10، 25، 50، 100 و 250 میلی گرم بر لیتر) و اثر قدرت یونی با در نظر گرفتن دو قدرت یونی 1/0 و 01/0 مولار در غلظت های متفاوتی از نیترات (0، 10، 25، 50، 100 و 250 میلی گرم بر لیتر) بررسی شد. آزمایشات سینتیک نشان داد که در مدت زمان های 24 ساعت جذب نیترات توسط سپیولیت اصلاح شده و پالیگورسکیت اصلاح شده به ترتیب 43% و 78% به حداکثر خود رسید. مدل سینتیکی شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم بیشترین توصیف را از داده های جذب نیترات توسط سپیولیت اصلاح شده و مدل تابع توانی، الویچ و پخشیدگی پارابولیک از داده های جذب نیترات توسط پالیگورسکیت اصلاح شده با بالاترین میزان r 2 نشان دادند. حداکثر جذب یون نیترات توسط سپیولیت اصلاح شده و پالیگورسکیت اصلاح شده در غلظت mg/L 10 به ترتیب 15% و 58% محاسبه شد. هر دو مدل لانگمویر و فروندلیچ توانستند داده های جذب نیترات توسط سپیولیت و پالیگورسکیت اصلاح شده را توصیف نمایند اما مدل لانگمویر برازش بهتری را از داده های جذب نیترات نشان داد. افزایش دما از 30 به 40 درجه سانتی گراد سبب افزایش جذب نیترات توسط سپیولیت اصلاح شده از 6/9 % به 11 % و در پالیگورسکیت اصلاح شده از 48 % به 55 % شد. مدل لانگمویر توانست به خوبی داده های جذب نیترات توسط کانی های اصلاح شده در دماهای مورد نظر را توصیف نماید. مدل فروندلیچ در توصیف داده های جذب نیترات توسط سپیولیت اصلاح شده ضعیف عمل نمود. مقادیر انرژی آزاد گیبس برای جاذب ها ازkJ mol -1 40/7- تا kJ mol -1 27/21-، مقادیر آنتالپی واکنش برای پالیگورسکیت اصلاح شدهkJ mol - 1 24/283 و برای سایر جاذب ها ازkJ mol -1 91/8 تاkJ mol -1 18/15 محاسبه شد. مقادیر آنتروپی نیز ازkJ mol -1 k - 1 061/0 تاkJ mol -1 k - 1 97/0 متغییر محاسبه شد. مقادیر منفی انرژی آزاد گیبس نشان دهنده خودبخودی بودن واکنش جذب نیترات توسط جاذب های مورد مطالعه است. مقادیر مثبت آنتالپی به گرماگیر بودن واکنش جذب اشاره دارد. افزایش آنتروپی با افزایش دما نشان دهنده افزایش بی نظمی در سیستم بود. مقادیر بالای انرژی فعالسازی محاسبه شده بر روی داده های جذب نیترات توسط پالیگورسکیت اصلاح شده به جذب شیمیایی نیترات بر روی این جاذب اشاره دارد در حالی که در سایر جاذب ها جذب از نوع فیزیکی می باشد. افزایش قدرت یونی سبب کاهش جذب نیترات از6/9 % به 8/1 % در سپیولیت اصلاح شده و در پالیگورسکیت اصلاح شده از 48 % به 13 % شد. مدل لانگمویر به خوبی داده های جذب نیترات توسط جاذب های مورد نظر را توصیف نمود. مدل فروندلیچ در توصیف داده های جذب نیترات توسط سپیولیت اصلاح شده در هر دو قدرت یونی 01/0 و 1/0 مولار ناموفق بود. اصلاح سطح کانی های طبیعی جهت حذف نیترات بسیار مفید بود. حداکثر جذب نیترات توسط سپیولیت اصلاح شده تاmg/g 97/2 و پالیگورسکیت اصلاح شده تاmg/g 93/9 بود که این نشان دهنده موفق بودن جذب نیترات توسط کانی های اصلاح شده می باشد.