مطالعه آزمایشگاهی و شبیه سازی مولکولی جذب آلاینده سولفات برروی گل قرمز

در این تحقیق باطله فرآیند تولید آلومینیوم از بوکسیت (گل قرمز) به عنوان جاذب برای جذب آلاینده سولفات از پسابهای اسیدی معدنی مورد استفاده قرار گرفت . مطالعات آزمایشگاهی و شبیه سازی مولکولی جهت بررسی فرآیند جذب یون سولفات برروی گل قرمز انجام شدند. پس از شناسایی عنصری و فازی گل قرمز XRD) و (XRF مشخص شد، مهمترین ترکیبات موجود در گل قرمز شامل اکسیدهای آهن (۲۲%)، آلومینیوم (۱۳%)، تیتانیوم (۶%)، کلسیم (۱۸%) ، سدیم (۲%)، سیلیسیم (۱۵%) و منیزیم (۷/۱%) هستند. محاسبات ترمودینامیکی پس از بهینه سازی هر یک از ساختارها با نرم افزار متریال استدیو توسط ماژول dmol۳ و با روش DFT در حالت پایدار سیستم انجام شد. نتایج مطالعات کوانتوم مولکولی نشان داد در میان اکسیدهای فلزی موجود بیشترین آنتروپی ، آنتالپی ، انرژی آزاد و ظرفیت گرمایی ویژه به ترتیب به اکسیدهای آهن cal/mol k)۷۷)، کلسیم kcal/mol) ۸/۹)، آهن kcal/mol) ۲/۱۴)و آلومینیوم cal/mol k) ۱/۱۶ ) تعلق دارد. در میان سولفاتهای فلزی تشکیل شده، سولفات تیتانیوم دارای بیشترین آنتالپی ، آنتروپی و ظرفیت گرمایی ویژه و به ترتیب kcal/mol ۵/۱۷، cal/mol k ۳/۹۶ و cal/mol k ۹/۲۶ است . بیشترین مقدار انرژی کل مربوط به اکسید و سولفات آهن وبه ترتیب kcal/mol ۸/۲۷۶۷ و ۶/۱۹۷۱ محاسبه شده است . واکنش انجام شده بین اکسید آلومینیوم و یون سولفات دارای بیشترین اختلاف سطح انرژی بین محصولات و واکنش دهنده ها بوده و G وH آن به ترتیب ۳/۶۹۷۳ - و ۴/۲۹- بوده است . این نشان میدهددر میان اکسیدهای فلزی موجود اکسید آلومینیوم بیشترین تمایل را برای جذب یون سولفات دارد. نتایج آزمایشهای جذب نیز نشان داد در تمامی pH ها درصد حذف سولفات و ظرفیت جذب در مورد اکسید آلومینیوم بیشتر از سایر اکسیدهای فلزی و در ۵pH= برابر mg/g ۵/۲۴ و ۱/۴۲%، در ۶pH= برابر mg/g ۵/۱۸ و ۳/۲۵% و در ۷pH= برابر mg/g ۳/۱۵ و ۶/۲۰% بوده است .

کلیدواژه ها:

جذب ، سولفات ، گل قرمز ، شبیه سازی مولکولی ، خواص ترمودینامیکی .