رحمت صادقی

استفاده بی‌رویه از کودهای شیمیایی و پساب‌های حاصل از صنعت پتروشیمی از جمله عوامل ورود یون آمونیوم به منابع آبی هستند. وجود این یون سمی در آب و پساب خطرات زیادی برای سلامتی موجودات زنده و انسان دارد. روش‌های مختلفی مانند تبادل یون، اسمز معکوس، نیتریفیکاسیون بیولوژیکی، اکسیداسیون و احیاء شیمیایی و الکتروشیمیایی جهت حذف یون آمونیوم مورد ارزیابی قرار گرفته شده‌اند. از این میان استفاده از روش تبادل یون با استفاده از زئولیت‌ها به عنوان یک روش امن و ارزان بسیار مورد توجه قرار گرفته شده است. در این کار تحقیقاتی، برای افزایش راندمان حذف یون آمونیوم، زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت با استفاده از مواد شیمیایی (اسید کلریدریک، سدیم هیدروکسید و آهن کلرید)، حرارت و حمام آلتراسونیک اصلاح گردید. خصوصیات نمونه‌های طبیعی و اصلاح شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM)، طیف سنجی اشعه ایکس (EDS)، پراش اشعه ایکس (XRD) و تکنیک جذب و واجذب گاز نیتروژن (BET) بررسی شد. برای رسیدن به حداکثر حذف یون آمونیوم، تأثیر پارامترهای مقدار جاذب (1/1-01/0گرم)، زمان واکنش (240-5 دقیقه)، دما (℃ 45-25) و pH (5/10-2) محلول مورد مطالعه قرار گرفته شد. بالاترین راندمان حذف یون آمونیوم با غلظت ppm 2000، توسط زئولیت اصلاح شده HZU2 (زئولیت اصلاح شده با اسید کلریدریک M 5/0، توأم با حرارت دادن محلول تا ℃ 100 و حمام آلتراسونیک به مدت زمان 2 ساعت) تا 99% < به دست آمد. این درصورتی بود که میزان حذف یون آمونیوم توسط زئولیت اصلاح نشده در شرایط مشابه تقریباً 50% گزارش شد. راندمان حذف یون آمونیوم در حضور آنیون‌ها و کاتیون‌های مزاحم (K+، Ca2+، Cd2+، NO3- و SO42-) توسط HZU2 و زئولیت خام به ترتیب در محدوده‌ی 93-79% و 30-15% به دست آمد. زئولیت HZU2 پنج بار مورد استفاده مجدد قرار گرفته شد و در هربار با درصد بالاتر از 95% موجب حذف یون‌های آمونیوم در غلظت ppm2000 گردید. داده‌های به‌دست‌آمده برای مدل‌های ایزوترم لانگمویر و فروندلیش بررسی شد. حداکثر ظرفیت جذب mg/g 85/142 برای زئولیت اصلاح شده HZU2 در شرایط بهینه زمان 60 دقیقه، 5/8 = pH، مقدار gr 1 از جاذب و دمای 15/298 به دست آمد. تعادلات جذب، توسط مدل لانگمویر با ضریب همبستگی 999/0 = R2 در تطابق بیشتری بود. مطالعه سینتیک جذب آمونیوم روی کلینوپتیلولیت نشان داد که سینتیک جذب از مدل شبه مرتبه دوم با ضریب همبستگی 997/0 = R2 پیروی می‌نماید. مقادیر منفی ΔG° و ΔH° در دماهای تجربی 15/298، 15/308 و 15/318 کلوین نشان داد که تبادل آمونیوم توسط زئولیت‌ها فرآیندی خودبه‌خودی و گرمازا است.