دانلود ترجمه مقاله حذف فلزات سنگین از محلول های آبی با پودر سیلیکات کلسیم (ساینس دایرکت – الزویر 2018)

حذف فلزات سنگین از محلول های آبی با پودر سیلیکات کلسیم از خاکستر بادی زغال سنگ

Heavy metal removal from aqueous solutions by calcium silicate powder from waste coal fly-ash

چکیده

1 مقدمه

2 روش آزمایشی

3 جذب سطحی فلزات سنگین

4 منافع زیست‌محیطی و اقتصادی

5 نتیجه‌گیری

منابع

چکیده

حذف یون‌های Ni (II), Cu (II), Zn (II) و Co (II) با استفاده از پودر کلسیم سیلیکات از محلول‌های آبی شبیه‌سازی شده در این کار بررسی شده که پودر مذکور محصول فرعی حاصل از تولید اکسید آلومینیوم با استفاده از خاکستر زغالسنگ است. CPS بازدهی بالایی برای حذف این یون‌های فلزی دارد. جذب‌ سطحی حداکثر برای Ni(II), Cu (II), Zn(II)و Co(II) به ترتیب برابر 17/420، 93/680، 89/521 و 29/235 میلی‌گرم/گرم بود. حذف کامل (100 درصد) Ni (II) وقتی حاصل شد که غلظت اولیه به 100 میلی‌گرم/لیتر رسید که نشان می‌دهد CSP حتی در غلظت بسیار پایین بسیار کارآمد بود. هم‌دماهای جذب سطحی و سینتیک با استفاده از مدل‌های متفاوت مطالعه شده است. مشخص شده که هم‌دماهای جذب سطحی به بهترین شکل براساس مدل لانگ‌موایر توصیف می‌شوند و سینتیک جذب سطحی پروسه واکنش شبه مرتبه دوم را دنبال می‌کند. غلظت یون کلسیم قبل و بعد از جذب سطحی بررسی شد تا مکانیسم حذف یون‌های فلزی سنگین مطالعه شود. مشخص شد حذف یون‌های فلزات سنگین اساساً از طریق تبادل یون همراه با کمی جذب سطحی حاصل شد.

2. روش آزمایشی
2-1 مواد شیمیایی
     CSP توسط شرکت بین‌المللی توسعه منبع انرژی تجدید‌پذیر داتنگ مغولستان داخلی (هوهوت ، چین) تهیه شد و به همان صورت که دریافت شد استفاده گردید. نیکل (II) نیترات و کبالت (II) کلرید از موسسه تحقیقات شیمیایی دقیق تیانجین جینک (تیانجین، چین) خریداری شد. آمونیوم سیترات، دی‌متیل گلیوکسیم ، نمک اتیلن دی‌آمین تترا استیک اسید تتراسدیم، هیدروکسیل آمین هیدروکلرید، مس (II) سولفات، روی (II) نیترات و سدیم پیروفسفات از شرکت علمی شیلانگ (گوانگدانگ ، چین) خریداری شد. سولفوریک اسید، سدیم سیترات، استیک اسید، اورتوبوریک اسید، سدیم هیدروکسید و هیدروکلریک اسید از شرکت مواد شیمی پکن (پکن، چین) خریداری شد. 2،9-دی‌متیل-1،10-فنانترولین، نمک زینکون مونوسدیم ، 4-(5-کلرو-2پیریدیزالو)-1،3-دی‌آمینوبنزن، اتیلن دی‌آمین تترا استیک اسید و 2-هیدروکسیل-1-(2-هیورکسی-4-سولفو-1-نفتیلازو)-3-نفتوئیک اسید از شرکت واکنش‌دهنده شیمیایی سینوفارم پکن (پکن، چین) خریداری شد. همه واکنش‌دهنده‌ها خلوص آزمایشگاهی داشتند و بدون خالص‌سازی بیشتر به کار رفتند.

2-2 جذب سطحی
     محلول‌های حاوی Ni2+, Cu2+, Zn2+ و Co2+ به ترتیب با انحلال نیکل (II) نیترات، مس (II) سولفات، روی (II) نیترات و کبالت (II) کلرید در آب دیونیزه تهیه شدند. پساب‌های شبیه‌سازی‌شده حاوی غلظت‌های متفاوت این چهار یون تهیه شدند تا ظرفیت‌های جذب سطحی CSP تست شود. غلظت‌های ابتدایی Ni2+ و Cu2+ به ترتیب 200، 400، 600، 800، 900و 1000 میلی‌م/لیتر بود. غلظت‌های ابتدایی Zn2+ برابر 400، 600، 800 و 1000 میلی‌گرم/لیتر بود. غلظت‌های ابتدایی Co2+ برابر 100، 200، 300، 400، 500، 600 و 700 میلی‌گرم/لیتر است.

     آزمایش‌های جذب فلز در راکتورهای دسته‌ای (بالن‌های 250 میلی‌لیتر) انجام شد که در حمام قرارگرفته روی لرزاننده گذاشته شدند. هر آزمون جذب سطحی یون فلزی با استفاده از شش بالن انجام شد که هر یک حاوی 1/0 گرم CSP و 100 میلی‌لیتر محلول بود. فرایند جذب سطحی در فواصل زمانی ازپیش‌تعیین‌شده در یکی از بالن‌ها متوقف شده و محلول صاف می‌شد تا غلظت یون فلزی تحلیل شود. هر بالن تنها یک بار به کار می‌رفت که داده‌ها را تنها برای یک فاصله زمانی بازیابی می‌کرد تا از خطای احتمالی حاصل از تغییرات در نسبت بین ماده جاذب و محلول که از حذف محلول نمونه از تحلیل حاصل شده، پرهیز شود. محتوای Ni2+, Cu2+, Zn2+ و Co2+ به ترتیب با طیف‌سنجی با استفاده از دی‌متیل گلیوکسیم (استاندارد ملی جمهوری خلق چین، GB/T 11910-1989، تعیین کیفیت آب با استفاده از روش طیف‌سنجی دی‌متیل گلیوکسیم)، 2،9- دی‌متیل-1،10- فنان ترولین (استاندارد ملی حفاظت زیست‌محیطی جمهوری خلق چین، HJ486-2009، تعیین کیفیت آب با روش طیف‌سنجی مس-2،9-دی‌متیل-1،10-فنانترولین)، نمک زینکون مونوسدیم (استاندارد ملی جمهوری خلق چین، تحلیل آب مورد استفاده در دیگ بخار و خنک‌سازی- تعیین طیف‌سنجی روی-زینکون) و 4-(5-کلرو-2-پیریدیلازو)-1،3-دی‌آمینو بنزن (استاندارد ملی حفاظت زیست‌محیطی جمهوری خلق چین، HJ 550-2015، تعیین کیفیت آب طیف‌سنجی کبالت-5-Cl-PADAB) تحلیل شد. غلظت Ca2+ از طریق روش تیتراسیون EDTA تحلیل شد (استاندارد ملی جمهوری خلق چین، GB 7476/87، تعیین کیفیت آب با روش تیتراسیون کلسیم-EDTA).