حذف گادولينيوم و نئوديميوم از محلول آبي توسط غشاي مايع تثبيت شده حاوي نانوذرات

دكتري تخصصي

در اين پژوهش استفاده از غشاي مايع تثبيت شده با هدف مطالعه عملكرد نانوذرات در جداسازي يون¬هاي فلزي گادولينيوم و نئوديميوم از محلول آبي اسيد نيتريك مورد مطالعه قرار گرفت. بدين منظور با استفاده از نانوذرات SiO2 و TiO2 در فاز آلي غشاي مايع تثبيت شده حاوي كروزن و 336Aliquat به عنوان حامل، براي جداسازي گادولينيوم و نئوديميوم از فاز خوراك با غلظت اوليه فلز mg/L 10 و pH 1.2 آزمايش¬هايي صورت گرفت. اثر غلظت اسيد نيتريك و غلظت ماده حامل در فاز غشايي بر ضريب تراوايي سامانه جداسازي بررسي شد و غلظت¬هاي M HNO3 2 در هر دو سامانه حذف گادولينيوم و نئوديميوم و غلظت حامل 336 M Aliquat 0.02 براي حذف نئوديميوم و 336 M Aliquat 0.015 براي حذف گادولينيوم به عنوان شرايط بهينه اين دو پارامتر بدست آمد. به علاوه، در جهت مطالعه تاثير نانوذرات، اثر پارامترهاي اندازه، غلظت و نوع نانوذرات جهت حذف گادولينيوم و نئوديميوم در غشاي مايع تثبيت شده مورد مطالعه قرارگرفت. نتايج نشان داد به طور كلي استفاده از نانوذرات مي¬تواند موجب بهبود انتقال جرم در غشاي مايع تثبيت شده شود، اما افزايش غلظت و اندازه نانوذرات از حدي مشخص، باعث بروز اثرات منفي مانند انسداد حفرات و به هم پيوستگي نانوذرات و متعاقبا كاهش انتقال جرم خواهد شد. در اين راستا، مشاهده شد كه در صورت حضور نانوذرات SiO2 با اندازه nm 20 و جزء جرمي 0.04 درصد وزني در فاز غشايي، ضريب تراوايي مي¬تواند حداكثر تا %42 براي حذف نئوديميوم در غشاي مايع تثبيت شده افزايش يافته و در حالت استفاده از نانو ذرات TiO2 با اندازه nm 70 و جزء جرمي 0.12 درصد وزني، تراوايي غشاي مايع تثبيت شده براي حذف گادولينيوم را حداكثر تا حدود %48 كاهش دهد. به علاوه آزمايش دوام نيز نشان دهنده افت نسبي تراوايي در غشاي مايع تثبيت شده حاوي نانوذرات براي 10 دوره عملكرد غشاي مايع تثبيت شده بود. همچنين، مكانيسم¬هاي محتمل عملكرد نانو ذرات در سامانه غشاي مايع مورد بررسي قرار گرفت و مكانيسم نفوذ براوني به عنوان موثرترين مكانيسم در انتقال جرم اين سامانه شناخته شد. همچنين، روابطي براي محاسبه ضريب انتقال جرم بر اساس معادلات تئوري تشابه انتقال جرم و انتقال حرارت و توسعه داده شد كه به ترتيب داراي خطاي نسبي مطلق ميانگين %17.03 و %21.28 بودند. در انتها نيز مدل¬سازي دوبعدي براي تشريح هرچه بهتر عملكرد نانوذرات انجام شد.

194540

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر احمد رهبر كليشمي