جذب پيوسته يون فلز مس در يك ستون بستر ثابت مغناطيسي حاوي ذرات بيوهيدروژل مغناطيسي به عنوان جاذب و بررسي تاثير عوامل فرآيندي بر ميزان جذب

توسعه صنايع مختلف مانند فولاد، ذوب آهن، فلزكاري، استخراج معادن و به دنبال آن آلودگي آب به انواع آلاينده‌ها، به ويژه يون هاي فلزات سنگين، باعث ايجاد مشكلات و بيماري هاي جدي در انسان ها شده است. توجه پژوهشگران به بررسي روش‌هاي نوين، كارآمد و سازگار با محيط‌زيست براي كاهش يون هاي فلزات سنگين از پساب و بازيابي منابع آب معطوف شده است. در اين پژوهش، يك هيدروژل مغناطيسي زيست‌تخريب‌پذير بر پايه نشاسته، كه به كمك پلي‌اكريليك اسيد پيوند زده شده و با نانوالياف سلولزي تقويت گرديده، به عنوان جاذب سنتز شد. از طرفي با توجه به اين كه عمليات جذب براي تصفيه پساب به طور كاربردي معمولا در فرآيندهاي پيوسته انجام مي‌شود، در اين پژوهش سعي شد با مغناطيسي كردن هيدروژل و تثبيت ذرات هيدروژل بر روي بستر مغناطيسي در يك ستون بستر ثابت، فرآيند پيوسته جذب يون مس در ستون انجام شد. همچنين تاثير عوامل فرايندي از جمله ساختار بستر در ستون (كلاف، قطعات استوانه اي و ساختار سيني دار)، دبي جريان خوراك (8 و23 ميلي ليتر بر دقيقه)، نوع هيدروژل از نظر درصد حضور نانوذرات مغناطيسي در آن (8 و20 درصد جرمي نانوذرات Fe3O4) و جرم جاذب موجود در بستر (16/0 و24/0 گرم) مورد بررسي قرار گرفت. به اين منظور از يك ستون شيشه اي با ايجاد ميدان مغناطيسي قوي در اطراف آن به گونه اي استفاده شد كه قابليت پراكندن و قدرت نگه داري ذرات هيدروژل مغناطيسي بر روي انواع بستر را كه همگي از جنس استيل زنگ نزن بودند، داشته باشد، ضمن آنكه فضاي كافي براي تورم هيدروژل و جلوگيري از گرفتگي در ستون فراهم شود. بر اساس منحني پيشرفت براي تمامي آزمايشات جذب با عوامل مختلف فرايندي ميزان جذب، بازده جذب، زمان شكست واشباع بررسي و مقايسه گرديدند. با مقايسه‌ي عملكرد جذب يون مس هيدروژل هاي مغناطيسي سنتز شده در جرم هاي مختلف، در بستر هاي متفاوت و شدت جريان خوراك متفاوت در ستون جذب پيوسته مي توان نتيجه گرفت، بالاترين درصد جذب در آزمايشات جذب صورت گرفته4/50 درصد براي هيدروژل حاوي 20 درصد نانو ذره در مقدارg 24/0 ، دبي ورودي جريانmL/min 8 ودر بستر كلاف و بيشترين ميزان جذب يون مس mg/g8/1910 براي هيدروژل حاوي 20 درصد نانو ذره در مقدارg16/0 ، دبي ورودي جريانmL/min 23 و در بستر كلاف است. همچنين داده هاي آزمايشگاهي منحني هاي پيشرفت براي فرآيند جذب پيوسته با مدل هاي ديناميكي موجود مورد مقايسه و برازش قرار گرفتند. چهارمدل توماس، يون - نلسون، بوهارت آدامز و مدل زمان همگي با R2‎> 0.96تطابق خوبي با نتايج اين پژوهش داشتند.

238393

جداسازي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان