مطالعه ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک فرآیند جذب هیومیک اسید توسط نانوذرات مغناطیسی از محیط های آبی

سابقه و هدف: امروزه غلظت آلاینده های آب که بیشتر پایه آلی دارند به نحو نگران کننده ای در حال افزایش می باشد. اسید هیومیک یک ترکیب مهم از مواد آلی است که از تجزیه عناصر گیاهی و حیوانی آبزی آزاد شده و 60 تا 90 درصد ترکیبات آلی طبیعی را تشکیل می دهد. وجود اسید هیومیک در محیط های آبی سبب مشکلاتی از قبیل رنگ، تشکیل فرآورده های جانبی گندزدایی سرطان زا از جمله تری هالومتان ها و هالواستیک اسیدها و ... می شود. لذا هدف از مطالعه حاضر، بررسی ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک فرآیند جذب هیومیک اسید توسط نانوذرات مغناطیسی از محیط های آبی می باشد. مواد و روش ها: این مطالعه در مقیاس آزمایشگاهی در سیستم ناپیوسته و تحت شرایط محیطی مختلف از جمله (11-3)pH ، دوز جاذب (8/0-2/0 g/L)، غلظت اسید هیومیک (40-5 mg/L)، زمان تماس (90-5 دقیقه) و دما (313-283 درجه کلوین) در محلول پرداخته شده است. سینتیک های جذب اسید هیومیک بر روی جاذب نانوذرات مغناطیسی کبالت فریت بر اساس مدل های سینتیک شبه درجه اول و شبه درجه دوم بررسی شد و ضرایب ایزوترم های جذب لانگمویر و فروندلیچ بر مبنای شرایط بهینه محاسبه گردید. همچنین در نهایت ترمودینامیک فرایند جذب مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها: نتایج نشان داد که با افزایش pH از 3 تا 11 کارایی جذب کاهش می یابد و بیشترین ظرفیت جذب در pH برابر 3 بدست آمد. علاوه بر این افزایش مقدار جاذب باعث کاهش ظرفیت جذب شد. همچنین، افزایش زمان تماس و غلظت اسید هیومیک باعث افزایش کارایی جذب شد. به طور کلی در شرایط بهینه حداکثر ظرفیت جذب 146/8 میلی گرم بر گرم بدست آمد (شرایط بهینه: 3 =pH، دوز جاذب: 0/2 g/L، غلظت اسید هیومیک: 5 mg/L، زمان تماس: 20 دقیقه، دما: 283 درجه کلوین). داده های به دست آمده در این تحقیق برای جاذب نشان می دهد جذب اسید هیومیک از مدل سینتیک شبه درجه دوم و همچنین از هر دو ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ تبعیت می کند. نتایج بررسی ترمودینامیک فرایند نشان داد که مقادیر ΔS و ΔH مثبت و ΔG منفی می باشد. نتیجه گیری: بر اساس یافته های به دست آمده از این پژوهش می توان نتیجه گرفت که نانوذرات مغناطیسی کبالت فریت جاذب خوبی برای حذف اسید هیومیک از محیط های آبی است.

کلیدواژه ها:

سینتیک ، ایزوترم ، ترمودینامیک ، اسید هیومیک ، نانوذرات مغناطیسی