(3-1-2) نمايش داده شده است. همانطور که شکل نشان مي دهد. وابستگي جذب به pH، ممکن است به تغييرات سطح جاذب با تغييرات pH مرتبط باشد. با توجه به اين موضوع که pHPZC نانو ذره مورد استفاده حدود 6/4 مي‌باشد که طريقه‌ي محاسبه آن درادامه توضيح داده خواهدشد[96]، مي‌توان گفت که کمتر از اين pH ، سطح نانو ذره مثبت است و بالاتر از اين pH ،سطح نانو ذره منفي است و از آنجاييکه آناليت‌هاي مورد بررسي کاتيون هستند، بيشترين جذب را در pH هاي بالاتر از 6/4 مشاهده خواهيم کرد به دليل جاذبه الکترواستاتيکي که بين بارهاي مثبت فلز و بارهاي منفي جاذب وجود دارد و کمترين جذب را در pH هاي کمتر از 6/4، به دليل نيروي دافعه‌اي که بين بارهاي مثبت فلز و جاذب بوجود مي‌آيد، مشاهده خواهيم کرد و يک دليل ديگر هم ميتوان گفت که در pH هاي کمتر از 6/4 بين يون‌هاي فلزي وپروتون‌هايي که در محلول وجود دارند براي نشستن روي جاذب يک رقابت به وجود مي‌آيد و به همين دليل جذب يون فلزات کاهش پيدا مي کند.
باتوجه به اينکه در pH پايين تر از 0/3 نانو ذره مگنتايت حل مي‌شود بنابرين pH پايين تر از 0/3 مورد بررسي قرار نگرفت.
شکل عمده يون هاي فلزي کادميوم و نقره در pHهاي بالاتر از 0/9 به شکل 2M(OH) مي‌باشد و در pHهاي کمتر از 0/9شکل عمده‌ي يون فلزي در آب به صورت +2M و +M(OH) است. براي يون هاي فلزي سرب و جيوه نيز در pH هاي بالاتر از 6 اين يون‌ها به شکل 2M(OH)، و در pHهاي کمتر از 0/6 گونه برتر يون فلزي در آب به صورت +2M و +M(OH) است . يون فلزات هنگام حل شدن در آب، آبپوشيده مي‌شوند و در يک pH خاص که براي هر فلزي مخصوص همان فلز است هر شش عدد ليگاندي که اطراف يون فلزي قرار دارد مولکول‌هاي آب است و در واقع بار کل ترکيب مثبت است ولي با تغيير pH به ترتيب مولکول‌هاي هيدروکسيل جايگزين مولکول‌هاي آب شده و بارکل ترکيب رفته رفته منفي مي‌شود و جذب کاهش پيدامي‌کند در pH هاي قليايي، يون فلزات بصورت هيدروکسيد رسوب مي‌کنند. فرايند مورد بررسي براي جذب فلزات به شرح زير است]97: [

مکانيسم ارائه شده براي جذب جيوه(II) توسط جاذب به صورت زير مي‌باشد:
(3-1)
(3-2)
(3-3)

در 3pH? گونه غالب جيوهHg2+ مي باشد و با توجه اينکه سطح نانو ذره مثبت مي باشد بنابرين دافعه الکتروستاتيکي ايجاد شده وجذب آنچناني صورت نمي گيرد. .دليل ديگري که ميتوان ذکرکرد اين است که کمپلکس ايجاد شده در اين pH ها (-S-Hg+) مي‌ باشد و با توجه به مثبت بودن بارکمپلکس ايجاد شده روي سطح جاذب مانع جذب Hg2+ مي‌شود. با افزايش pH گونه‌هاي HgOH+ وHg(OH)2 افزايش يافته و همان طور که از معادله (3-3) و(3-4) نمايان مي باشد کمپلکس ايجاد شده بدون بار بوده و به دليل عدم وجود دافعه الکتروستاتيکي جذب افزايش مي‌ يابد[98]. همانطور که در شکل (3-1-1) نشان داده شده است در pHpzc سطح جاذب بدون بار مي‌باشد، و با افزايش pH سطح جاذب منفي مي‌شود و در حضور يون‌هاي فلزي کمپلکس به صورتي که نشان داده شده تشکيل مي‌شود.

شکل (3-1-1)، مکانيسم جذب فلزات توسط نانو ذره MAMNPs

شکل (3-1-2)، در صد حذف يون هاي فلزي( الف )نقره، (ب) کادميوم، (ج) جيوه و (د)سرب در pHهاي مختلف. شرايط:
01/0 گرم جاذب ،0/20ميلي ليتر از يون‌ هاي فلزي با غلظت 0/20 ميلي گرم بر ليتر،زمان به هم زدن 0/60 دقيقه

3-1-3-2- تعيين pH نقطه صفر IIP
نحوه به دست آوردن pHpzc نانو ذرات به اين صورت هست که ابتدا محلولي 01/0 مولار از سديم نيترات تهيه شده و در بشرهاي مختلف به مقدار 0/30 ميلي ليتر از اين محلول اضافه شد سپس 03/0 گرم از نانو ذره مورد استفاده به بشرها اضافه مي‌گردد سپس با استفاده ازمحلول‌هاي 1/0 مولار سود و اسيد‌نيتريک محلول‌ها تنظيم pH شدند. تنظيم pH در محدوده‌ي0/9 – 0/3 = pHانجام شد، pH اوليه محلول‌ها يادداشت شده و روي همه‌ي بشرها با پارافيلم پوشانده شد و اجازه داده شد به مدت 24 ساعت محلول همزده شود سپسpHهاي نهايي محلول‌ها يادداشت مي شود. در مرحله بعد pH? حساب ‌شده و يک منحني pH? بر حسب pH رسم مي‌شود، pH که در آن 0/0 = pH? مي‌شود pHPZC نانو ذره محسوب مي‌شود[99]. نتايج بدست آمده در شکل (3-1-3) نمايش داده شده است.

شکل(3-1-3)، پتانسيل زتا درpH هاي مختلف براي IIP

3-1-3-3- بررسي اثر مقدار جاذب
وابستگي ميزان حذف فلزات به مقدار جاذب مورد استفاده، توسط بررسي يک سري محلول در شرايط کاملا يکسان (0/20 ميلي‌ليتر محلولmg L-1 0/20 از يون فلزات در 5/5 pH =براي سرب و جيوه ، 0/8 pH= براي کادميوم و نقره وزمان0/60دقيقه) با وزن هاي متفاوت از نانو ذره اصلاح شده در محدوده mg 0/60-0/10 مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج در شکل (3-1-4) نمايش داده شده است. همانطور که مشاهده مي شود درصد حذف يون فلزات با افزايش مقدار جاذب، افزايش يافته و پس از افزايش 0/20 ميلي گرم از جاذب براي جيوه ،0/30 ميلي گرم براي نقره ،0/40ميلي گرم براي کادميم وسرب ميلي گرم به بيشترين مقدار خود رسيده و براي وزن‌هاي بالاتر ثابت مي ماند.

شکل( 3-1-4)،درصد حذف يون ‌هاي فلزي (الف)نقره، (ب) کادميوم، (ج) جيوه و(د) سرب ،در مقادير متفاوت جاذب .شرايط:
0/20ميلي ليتر محلول يون هاي فلزي با غلظت 0/20ميلي گرم بر ليتر،0/8pH= براي نقره و کادميوم،
5/5pH= براي جيوه و براي سرب، زمان هم زدن 0/60 دقيقه
3-1-3-4- اثر زمان به همزدن
اثر زمان تماس برروي جذب فلزات، با مطالعه زمان مورد نياز براي حذف کامل يون‌‌هاي فلزي موجود در 0/20 ميلي ليتر از محلول يون‌هاي فلزي با غلظت mg L-10/20 درشرايط بهينه هر کدام از يون‌هاي فلزي،(04/0گرم جاذب و 5/5=pH) براي سرب، (02/0گرم جاذب و 5/5 = pH) براي جيوه ،(04/0گرم جاذب و 0/8= pH) براي کادميوم و(03/0گرم جاذب و 0/8= pH) براي نقره بررسي گرديد. غلظت يون‌هاي فلزي در محلول به دليل جذب آن روي نانو ذره کاهش مي يابد و پس از زمان 60 دقيقه تقريبا تمامي يون‌هاي فلزي حذف مي‌شوند. بنابراين زمان به هم زدن 0/60 دقيقه براي کارهاي بعدي مورد استفاده قرار گرفت. نتايج درشکل(3-1-5) آمده است.

شکل(3-1-5)، درصد حذف يون‌هاي فلزي(الف)نقره، (ب) کادميوم، (ج)جيوه، (د) سرب ،در زمان هاي متفاوت.
شرايط 0/20ميلي ليتر از محلول يون‌هاي فلزي با غلظتmgL-1 0/20 ،درpHهاي ، 0/8 و5/5
و وزن جاذب 03/0، 04/0 ،02/0 و04/0 گرم به ترتيب براي نقره وکادميوم، جيوه و سرب
3-1-3-5- واجذب يون‌هاي فلزات از روي نانو ذرات اصلاح شده
شويندههاي مختلف براي واجذب يون‌هاي فلزي از روي نانو ذرات پوشش داده شده که يون‌هاي فلزي را جذب کرده بودند، بررسي شد. مطالعات با اختلاط 03/0 گرم نانو ذره براي نقره، 04/0براي کادميوم ،02/0 براي جيوه و04/0 نانو ذره براي سرب صورت گرفت نانو‌ذرات توسط آهن ربا که حاوي يون فلزات بودند، با mL 0/4 از محلولهاي 05/0 مولار اسيد کلريدريک، 05/0 مولاراسيد نيتريک و مخلوط يک به يک اسيد نيتريک 05/0مولار با استونيتريل انجام شد. يون فلزات واجذب شده سپس با دستگاه اسپکترومتري جذب اتمي اندازهگيري و درصد واجذب براي آنها محاسبه شد. بهترين واجذب در محلول يک به يک استونيتريل با 05/0 مولار اسيد نيتريک بدست آمد. نتايج در جدول(3-1-1) نشان داده شده است.

جدول (3-1-1) ، واجذب يون ‌هاي فلزي نقره، جيوه، کادميوم و سرب از روي نانو ذره
حلال شوينده
% بازيافت

يون نقره
يون کادميوم
يون جيوه
يون سرب
اسيد کلريدريک
02/27
74/33
12/46
33/42
اسيد نيتريک
24/65
21/69
45/82
65/72
مخلوط 1:1 اسيد نيتريک با استونيتريل
23/97
34/97
67/98
16/98

3-1-3-6- بررسي زمان واجذب
نتايج حاصل نشان ميدهد که 0/4 ميلي ليتر حلال شوينده مخلوط يک به يک استونيتريل با 05/0 مولار اسيد نيتريک حلال مناسبي براي واجذب 0/20 ميلي ليتر محلول mg L-10/20 از يون‌هاي فلزي جذب شده بر روي 02/0،03/0 و 04/0 گرم جاذب در pHهاي 5/5 و 0/8 مي باشد. در اين بخش زمان واجذب بر روي جاذب در محدوده 0/10 تا 0/40 دقيقه بررسي شد. نتايج در شکل (3-1-6) نشان داده شده است، و همانطور که مشاهده مي‌شود در زمان 0/30دقيقه تمام يون‌هاي فلزي از سطح جاذب واجذب مي‌شوند، بنابراين زمان 0/30 دقيقه به عنوان زمان بهينه انتخاب شد.
‏0

شکل (3-1-6)، زمان واجذب يون‌هاي فلزي (الف) کادميوم، (ب) نقره، (ج) جيوه و (د) سرب

3-1-3-7- تعيين ظرفيت جاذب به وسيله ايزوترمهاي جذب سطحي
براي تعيين ظرفيت جذبي جاذب، داده هاي تجربي با مدل هاي ايزوترمي لانگموير، فروندليچ، سيپس، ردريچ-پترسون مطابقت داده شد. نتايج بدست آمده در شکل (3-1-7) و جدول (3-1-2) نمايش داده شده است. همانگونه که ملاحظه مي شود، داده هاي تجربي براي يون‌هاي فلزي نقره ،کادميوم، سرب و جيوه با مدل ايزوترمي سيپس همخواني بيشتري دارند

شکل(3-1-7)، نمودار ايزوترمي براي حذف يون هاي فلزي. (الف) نقره، (ب) کادميوم، (ج) سرب و (د) جيوه

جدول (3-1-2) ، پارامترهاي مختلف روابط ايزوترمها و ضريب همبستگي (r) و درصد خطا (RMS) براي جذب يون‌هاي فلزات بر روي نانو ذرات
مدل هاي ايزوترم
پارامتر ها
يون‌هاي فلزي

يون سرب
يون جيوه
يون نقره
يون کادميوم
سيپس
qm (mg g-1)
51/118
60/237
55/260
54/91

Ks
0031/0
0281/0
1764/0
1441/0

1/n
2101/1
7421/0
6554/0
9971/0

r2
9760/0
9810/0
9903/0
9993/0

R.M.S
079/9
031/8
209/4
247/3
ردليچ – پترسون
KR
106/28
012/32
372/33
099/14

?R
0846/0
2411/0
2182/0
1741/0

?
2158/1
93/0
9248/0
9721/0

r2
9119/0
9741/0
9853/0
9921/0

R.M.S
014/19
545/12
574/6
376/3
لانگموير
KL
260/0
028/0
1176/0
1440/0

qm (mg g-1)
12/130
46/237
42/218
45/91

r2
8506/0
9500/0
9748/0
9943/0

R.M.S
248/20
265/17
223/8
335/3
فروندليچ
Kf
47/31
25/32
88/57
98/22

1/n
3187/0
3537/0
2768/0
3019/0

r2
810/0
9590/0
9560/0
9540/0

R.M.S
862/24
695/14
144/13
266/8

ظرفيت جذب به ترتيب Ag(I) Hg(II) Pb(II) Cd(II) افزايش مي‌يابد که اين اختلاف در ظرفيت جذب به دليل تفاوت در شعاع کاتيوني و مقدار آنتالپي برهمکنش مي باشد ]100[. که با توجه به کوچک بودن اندازه يون نقره نسبت به کادميوم بنابرين دانسيته بار مثبت آن بيشتر وبنابرين به مقدار بيشتري نسبت به کادميوم جذب نانو ذره مي‎‌شود. براي ارزيابي توانايي جاذب ساخته در حذف يون‌هاي فلزي، در جدول (3-1-3) فاکتور ظرفيت جاذب مورد نظر با چند جاذب ديگر مورد مقايسه قرار گرفت.
جدول(3-1-3)، مقايسه ظرفيت چند جاذب براي جذب سطحي يون‌هاي فلزي
*جاذب
فاکتور ظرفيت( mg g-1)

يون کادميوم
يون سرب
يون جيوه
يون نقره
مرجع
نانوکره توخالي سيليکا اصلاح شده با تيول
45/15
15/17


[101]
نانوکره توخالي سيليکا ( SNHS)
09/22
35/29


[102]
سيليکا ژل عامل دار شده به آمين (NH2-SG)
86/34
2/143


[103]
آلومينا اصلاح

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید