سنتز نانو کامپوزیت کلینوپتیلولیت - پلیآکریلونیتریل به منظور حذف زیرکونیوم از محلولهای آبی: بررسی و ارزیابی عوامل تاثیرگذار بر روی فرایند جذب، پارامترهای سینتیکی، ترمودینامیکی و ایزوترم های جذبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

هیات علمی پپژوهشگاه علوم و فنون هسته ای،پژوهشکده راکتور، گروه پژوهشی سیستمهای جانبی و پرتودهی

چکیده

در این پژوهش کامپوزیتهایی با استفاده از پلی اکریلونیتریل و زئولیت نانوکلینوپتیلولیت تهیه شد. کامپوزیتهای سنتز شده با استفاده از تکنیکهایSEM ،DTG ،FT-IR ،XRF ،XRD مورد شناسایی قرار گرفتند و در نهایت جذب یون زیرکونیوم از محلولهای آبی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این نانوجاذب نانو زئولیت کلینوپتیلولیت به عنوان جز فعال برای جذب یون زیرکونیوم عمل میکند و پلی اکریلونیتریل نقش متصل کننده را دارد. سرعت جذب توسط نانوکامپوزیت بسیار سریع بوده و بیش از 75 درصد از حداکثر ظرفیت جذب برای زیرکونیوم در 5 ساعت اول به دست آمد. اثر پارامترهای pH، دما، زمان و غلظت بر میزان جذب بررسی گردید. بیشینه ظرفیت جذب نانو کامپوزیت 65/18 میلی گرم بر گرم بدست آمد. پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی استخراج شد. دادههای تجربی با مدل سینتیکی شبه درجه دوم با ضرایب همبستگی بسیار خوبی برازش شدند. ΔH° مثبت و ΔG°منفی نشان داد که فرایند جذب زیرکونیوم گرماگیر و خودبخودی است. دادههای تعادلی با استفاده از مدلهای لانگمویر، فروندلیچ و دوبینین-رادشکویچ ارزیابی شد. بر اساس مدل ایزوترمی دوبینین-رادشکویچ، جذب یون زیرکونیوم از طریق فرایند تعویض یون انجام میشود. مقادیر بدست آمده برای RL در محدودهی 1-0 بود که نشان دهندهی ماهیت مطلوب فرایند جذب زیرکونیم می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of Clinoptilolite-Polyacrylonitrile Nano Composite for removal of zirconium from aqueous solution: Investigation and evaluation of effective parameters on sorption process, kinetic, thermodynamic and adsorption isotherms parameters

نویسنده [English]

  • Mozhgan Iravani Mohammad Abadi
چکیده [English]

In this research composite adsorbents consisting of nano clinoptilolite and polyacrylonitrile (PAN) was prepared. The composites were characterized by XRD, XRF, FT-IR, DTG and SEM analysis. The adsorption behavior of the composites toward zirconium was investigated. In this nano adsorbent, nano-zeolite clinoptilolite acts as an active ingredient to absorb zirconium ions, and polyacrylonitrile is binder. The absorption rate by nanocomposites was very rapid and more than 75% of the maximum absorption capacity for zirconium was obtained in the first 5 hours. The effect of pH, initial ion concentration, contact time and temperature was examined. The optimum contact time and pH were 24 h and 2, respectively. The maximum adsorption capacity of the composite was 18.65 mg g-1.
The kinetic and thermodynamic parameters were extracted. The experimental data were well fitted with a pseud-second order kinetic model with good correlation coefficients. Positive ΔH° and negative ΔG° were indicative of the endothermic and spontaneous nature of process. The equilibrium data were analyzed by the Langmuir, Freundlich, and Dubinin–Radushkviech isotherm models. D-R isotherm model indicated that ions were uptake through an ion exchange process. The obtained RL values were in the range of 0-1, indicating Zr adsorption was favorable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clinoptilolite-polyacrylonitrile nano composite
  • Zirconium
  • Kinetic parameters
  • Thermodynamic Parameters
  • Adsorption isotherm
  • Recovery