فرشید قربانی چقامارانی

هدف از این مطالعه بررسی امکان استفاده از نانو ذرات مغناطیسی (MNPs) Fe3O4 به عنوان یک جاذب موثر جهت حذف یون های فلزی آرسنیک (V) و کروم (VI) از محلول های آبی در سیستم های ناپیوسته می باشد. به این منظور نانو ذرات به روش سل- ژل تهیه و با استفاده از گروه های عاملی اسید آسکوربیک (AA) و تیول- آهن (Fe3+-TMSPT) عامل دار شدند. ویژگی های ساختاری ماده تولید شده با استفاده از آنالیزهای SEM، XRD، FT-IR، TGA، BET و VSM مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیز XRD نشان داد که اندازه متوسط ذرات با استفاده از معادله شرر در حدود nm 80/10 است. اثر چهار متغیر مستقل pH، دوز جاذب، غلظت یون فلزی و دما در فرآیند جذب سطحی آرسنیک (V) و کروم (VI) مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه از طراحی ترکیبی مرکزی (CCD) همراه با روش سطح پاسخ (RSM) جهت به حداکثر رساندن کارایی حذف فلزات سنگین از محلول های آبی استفاده گردید. در مجموع 20 سری آزمایش که توسط نرم افزار دیزاین اکسپرت طراحی شده بود انجام و کارایی حذف (R) به عنوان پاسخ به نرم افزار داده شد. نتایج نشان داد که حداکثر کارایی حذف آرسنیک (V) توسط جاذب AA-MNPs و Fe3+-TMSPT-MNPs به ترتیب برابر با 72/62% و 67/68% بود و حداکثر کارایی حذف کروم (VI) توسط جاذب Fe3+-TMSPT-MNPs برابر 14/76% بدست آمد. در بهینه سازی عددی، مقادیر بهینه پارامترهای pH، دوز جاذب و غلظت یون جهت حذف آرسنیک (V) توسط جاذب های AA-MNPs و Fe3+-TMSPT-MNPs به ترتیب برابر با 2،g.L-1 1/0،mg.L-1 5 و 82/3، g.L-105/1، mg.L-1 5 بدست آمد. همچنین مقادیر بهینه پارامترهای pH، دوز جاذب و غلظت یون جهت حذف کروم (VI) توسط جاذب Fe3+-TMSPT-MNPs به ترتیب برابر با 28/4، g.L-1 15/0 و mg.L-160 بدست آمد. مطالعات سینتیکی نشان دادند که داده های تجربی جذب آرسنیک (V) و کروم (VI) برازش بهتری با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم نسبت به مدل سینتیکی شبه مرتبه اول داشتند. مدل هم دمایی لانگمیر به خوبی با نتایج بدست آمده برای جذب آرسنیک (V) توسط دو جاذب AA-MNPs و Fe3+-TMSPT-MNPs برازش یافت که تایید کننده جذب تک لایه بر روی جاذب بود. همچنین داده های تعادلی جذب کروم (VI) توسط جاذب Fe3+-TMSPT-MNPs با مدل هم دمایی فروندلیچ برازش داده شدند. پارامترهای ترمودینامیکی محاسبه شده نشان دادند که فرآیند جذب سطحی آرسنیک (V) و کروم (VI) بصور