محمدجواد نحوی نیا

نانو ذرات آهن به علت داشتن سطح بالای جذب دارای قابلیت زیادی در افزایش کارایی جاذب‌هایی مانند زئولیت در حذف آلاینده‌ها است. هدف از این پژوهش در قالب یک طرح آزمایشگاهی، بررسی عملکرد زئولیت و مقایسه آن با زئولیت اصلاح شده توسط نانو ذرات آهن می‌باشد. در ابتدا زئولیت A با استفاده از پیش ماده سدیم کلینوپتیلولیت، سدیم کلریـد، سـدیم هیدرواکسـید و سـدیم آلومینات تهیه شد. سپس کامپوزیت زئولیت اصلاح شده و نانو ذرات آهن (Fe3O4/A Zeolite) با نسبت‌های متفاوت از زئولیت و نانو Fe3O4 تهیه گردید. ابتدا بهترین pH با جذب ماکزیممم به دست آمد. سپس اثر زمان تماس، میزان جاذب، دما و غلظت اولیه‌ی نیترات بررسی شد. در گام بعدی، جهت ارزیابی سرعت فرایند جذب از مدل سینتیکی شبه‌جزیره اول و مدل سینتیکی شبه‌جزیره دوم استفاده گردید. از آنالیز پراش اشعه‌ی ایکس جهت بررسی ویژگی‌های نمونه از قبیل هندسه‌ی شبکه و تعیین اندازه کریستال‌ها استفاده گردید. نتایج حاصل از آنالیز XRD حضور اکسید آهن بر روی زئولیت را تأیید نمود و حاکی از آن بود که کامپوزیت مورد نظر تولید شده است. نتایج آزمایش‌های این تحقیق نشان داد که کامپوزیت شامل 30 درصد نانو Fe3O4 بالاترین راندمان (70 درصد) را در بین کامپوزیت‌های مورد بررسی برای جذب نیترات دارد. ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی مؤثر ﺑﺮ ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺟﺬب نشان داد اﺛﺮ دﻣﺎ بر میزان جذب قابل صرف‌نظرکردن است. ﺑﺮرﺳﯽ تأثیر pH ﺑﺮ روی ﺣﺬف ﻧﯿﺘﺮات نشان می‌دهد که ﺑﯿﺸﺘﺮﯾﻦ درﺻﺪ ﺣﺬف ﻧﯿﺘﺮات به میزان 81 درﺻﺪ در 5=pH اﺗﻔﺎق اﻓﺘﺎده است. بیشترین میزان حذف نیترات توسط زئولیت در زمان تماس 120 دقیقه (60%) و توسط کامپوزیت در زمان تماس 60 دقیقه (60%) بوده است. نتایج آزمایش تعیین غلظت بهینه جاذب نشان داد که ﺑﺎ پنج ﺑﺮاﺑﺮ ﮐﺮدن ﻣﻘﺪار ﺟﺎذب، درﺻﺪ ﺣﺬف نیترات ﺗﻨﻬﺎ ﺣﺪود 5% اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ. همچنین اﻓﺰاﯾﺶ ﻏﻠﻈﺖ نیترات تأثیر ﭼﻨﺪاﻧﯽ ﺑﺮ درﺻﺪ ﺣﺬف نیترات ﻧﺪاشته است. بررسی مدل‌های جذب نشان داد که مدل فرندلیچ برازش بهتری از خود نشان داده و می‌تواند رفتار جذب یون نیترات را به‌خوبی توصیف کند که این بیانگر ناهمگن بودن سطح جاذب است. بر اساس نتایج این تحقیق، ﺳﯿﻨﺘﯿﮏ ﺷﺒﻪ درﺟﻪ 2 ﺗﻄﺎﺑﻖ ﺑﯿﺸﺘﺮی ﺑﺎ داده‌ﻫﺎی آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ داﺷﺘﻪ و ﺿﺮﯾﺐ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﯽ بالا و میانگین خطا (MAE) کمتری دارد. کامپوزیت تهیه شده توانایی بالایی در جذب و تصفیه نیترات از محلول‌های پساب شهری دارد. آزمایش‌های انجام ﺷﺪه بیانگر آن است که اﯾﻦ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ از ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ﺑﺎﻻﯾﯽ ﺑﺮای ﺣﺬف ﻧﯿﺘﺮات (ﺑﯿﺶ از 80%) در غلظت‌های ﺣﺪود 5 ﺗﺎ 400 میلی‌گرم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ ﻧﯿﺘﺮات برخوردار است.