مطالعه سینتیک و هم دمای جذب یون‎های سرب از محلول های آبی توسط رس مونتموریلونیت و منونتموریلونیت اصلاح شده با هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید

مونتموریلونیت به دلیل سطح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی زیاد، در دسترس بودن و قیمت پایین به عنوان ماده جاذب برای طیف گسترده ای از آلاینده ها از جمله فلزات سنگین و ترکیبات آلی استفاده می شود؛ اما ساختار این نوع رس های طبیعی پایدار نیست و معمولا در فاضلاب ها در طی فرایند نفوذ، توسط مواد مضر موجود تخریب می شوند. در راستای حل این مشکل از سورفکتانت آلی هگزا دسیل تری متیل آمونیوم بروماید (HDTMA) جهت اصلاح رس مونتموریلونیت استفاده شد. در مرحله بعدی حذف سرب با استفاده از رس مونتموریلونیت اصلاح شده (Mt-H) بررسی شد.

روش پژوهش: 

در این مطالعه مونتموریلونیت سدیم دار با سورفکتانت کاتیونی هگزا دسیل تری متیل آمونیوم بروماید معادل 2 برابر ظرفیت تبادل کاتیونی رس اصلاح شد (رس آلی) و با استفاده از آنالیزهای پراش پرتو ایکس، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدانی شناسایی شد. تاثیر غلظت اولیه سرب بر جذب آن از محلول آبی توسط دو جاذب (رس مونتموریلونیت و رس مونتموریلونیت اصلاح شده) بررسی شد. از دو مدل هم دمای جذب لانگمویر و فروندلیچ به منظور درک فرآیند جذب سرب استفاده شد. مکانیسم های جذب سرب با استفاده از مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و پخشیدگی درون ذره ای مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت.

نتایج حاصل نشان داد که رس مونتموریلونیت با موفقیت با سورفکتانت آلی هگزا دسیل تری متیل آمونیوم بروماید اصلاح و رس آلی(Mt-H) ساخته شد. فاصله بین لایه ای پیک رده اول رس مونتموریلونیت بعد از اصلاح از 11 به 7/19 آنگستروم افزایش یافت. با افزایش غلظت اولیه سرب، مقدار جذب سرب (Qi) هر دو جاذب، رس مونتموریلونیت سدیم دار (Mt) و رس مونتموریلونیت اصلاح شده (Mt-H) افزایش یافت. بررسی مدل های هم دمای جذب نشان داد که جذب سطحی سرب در رس مونتموریلونیت (Mt) با مدل لانگمویر و جذب سطحی در رس مونتموریلونیت اصلاح شده (Mt-H) با مدل فروندلیچ مطابقت خوبی با داده های تجربی نشان دادند. بر اساس نتایج، حدود 40 % از یون های سرب در 80 دقیقه نخست واکنش توسط رس مونتموریلونیت (Mt) جذب شد، اما جذب سطحی سرب توسط رس مونتموریلونیت اصلاح شده (Mt-H) پس از 1280 دقیقه به حدود 40 % رسید. حداکثر ظرفیت جذب تک لایه محاسبه شده از مدل لانگمویر در دمای 30 درجه سلسیوس در رس مونتموریلونیت اصلاح شده (Mt-H) برابر با 54/32 میلی گرم بر گرم بود که حدود 34 درصد کمتر از مقدار حاصل در رس مونتموریلونیت (Mt) بود، که نشان دهنده ظرفیت جذب کمتر سرب توسط رس اصلاح شده (Mt-H) است. بررسی مدل های سینتیک جذب نشان داد که جذب سطحی در رس مونتموریلونیت (Mt) بهترین برازش را با مدل سینتیکی الوویچ و در رس مونتموریلونیت اصلاح شده (Mt-H) بهترین برازش را با مدل سینتیکی پخشیدگی درون ذره ای نشان داد.

نتایج نشان داد که اصلاح رس مونتموریلونیت سدیم دار با سورفکتانت آلی هگزا دسیل تری متیل آمونیوم باعث کاهش ظرفیت جذب آن برای سرب می شود؛ اما رس اصلاح شده (Mt-H) سرب را با قدرت بیشتری نگه می دارد.