دانلود رایگان ترجمه مقاله به کارگیری بنتونیت ایران برای حذف کادمیوم (اسپرینگر ۲۰۱۳)

استفاده از بنتونیت ایران (منطقه بیرجند) برای حذف کادمیوم از محلول های آبی

Using Iranian Bentonite (Birjand Area) to Remove Cadmium from Aqueous Solutions

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1941

اثر زمان تماس روی جذب کادمیم (II) بر روی بنتونیت با استفاده از غلظت Cd ثابت ۱۰۰۰ میلی گرم / لیتر و اندازه ذرات بنتونیت ۱۵۰- میکرومتر، در دمای اتاق (شکل تکمیلی ۵) مورد بررسی قرار گرفت. دفعات مختلف تماس از ۱۵-۱۸۰ دقیقه برای جذب کادمیم (II) بر روی بنتونیت مورد مطالعه قرار گرفت. راندمان جذب از ۳۳ تا ۵۳% بهبود یافت، هنگامی که زمان تماس از ۱۵ تا ۳۰ دقیقه افزایش یافت. پس از ۳۰ دقیقه از زمان تماس، تفاوت قابل توجهی در بازده جذب وجود نداشت. بنابراین، زمان تماس ۳۰ دقیقه برای حداکثر جذب مناسب بود و در تمام آزمایش های بعدی مورد استفاده قرار گرفت. به نظر می رسد که این پدیده توسط انتشار کادمیم از سایت های سطح به لایه بین دو لایه از جامد (Chaari و همکاران. ۲۰۰۸) کنترل می شود. جذب سریع کادمیم (II) بر روی بنتونیت نشان می دهد که جذب کادمیم (II) عمدتا جذب شیمیایی است. به نظر می رسد که، یون های کادمیم (II) به سرعت با بار منفی دائمی مانند گروه های سیلانول و aluminol در لبه های سطح بنتونیت (Xu و همکاران. ۲۰۰۸) تعامل پیدا می کند.
اثر اندازه ذرات بر روی کادمیوم جذب
اندازه ذرات دارای یک اثر مهم در جذب کادمیم است؛ هرقدر اندازه ذرات ریزتر باشد، مساحت سطح هندسی بیشتر و درجه تماس بین یون های کادمیم و بنتونیت بیشتر است. جدول تکمیلی ۲ نشان می دهد که کاهش اندازه ذرات بنتونیت از ۶۰۰- تا ۱۵۰- میکرومتر، جذب یون های کادمیم را افزایش می دهد. این را می توان به افزایش تماس با سطح ذرات بنتونیت نسبت داد. از سوی دیگر، هنگامی که اندازه ذرات بنتونیت کاهش می یابد، تعداد سایت های فعال و برخورد موثر افزایش می یابد. هنگامی که اندازه ذرات در محدوده ۶۰۰- تا ۴۵۰ میکرومتر باشد، جذب کادمیم پایین ترین ، ۳۰٫۱ درصد است. به نظر می رسد که افزایش در اندازه ذرات بنتونیت باعث تعامل موثر بین یون های کادمیم و کاهش ذرات بنتونیت می شود. بنابراین، اندازه ذرات در -۱۵۰ میکرومتر برای آزمایش جذب (جدول تکمیلی ۲) انتخاب شد.
اثر سرعت هم زدن در جذب کادمیوم
آزمایشاتی برای برای تعیین اثر سرعت هم زدن با استفاده از نسبت جامد به مایع ۵۰٫۰۰ (گرم / لیتر) در ۲۵ درجه سانتیگراد انجام شدند. جذب کادمیم بر روی بنتونیت (شکل تکمیلی ۶) در سرعت هم زدن ۵۰۰ دور در دقیقه ، در ۵۳٪ به اوج خود رسید و سپس در سرعت هم زدن ۶۰۰ دور در دقیقه کاهش یافت. افزایش سرعت هم زدن بیش از ۶۰۰ دور در دقیقه روی جذب یون های کادمیم تاثیر نمی گذارد چرا که تعلیق کافی ذرات جامد در محلول و همچنین یک توزیع مناسب از یون های کادمیم در حلال وجود دارد.

اثر غلظت اولیه کادمیم (II) بر حذف کادمیم
جذب کادمیم بر روی بنتونیت در غلظت های مختلف اولیه از کادمیم های مختلف از ۵۰ تا ۲۰۰۰ میلی گرم / لیتر در نسبت جرم بنتونیت به مایع (M / V) از ۵۰ گرم / لیتر و اندازه ذرات از ۱۵۰- میکرومتر / لیتر مورد بررسی قرار گرفت (شکل تکمیلی ۷). درصد حذف کادمیم با غلظت کادمیم اولیه کاهش می یابد. این نشان می دهد که جذب کادمیم به سایت های جذب بنتونیت فعال محدود می شود.
اثر pH بر جذب کادمیم
تاثیر pH در دمای محیط و یک نسبت جامد به مایع ۵۰٫۰۰ (گرم / لیتر)، روی محدوده pH در گستره ۱٫۱۰-۷٫۶۰ مورد بررسی قرار گرفت. این pH برابر با اضافه کردن ۰٫۱ M هیدروکلراید و ۰٫۱ M تنظیم شد. محققان قبلی، مانند Huang و همکاران. (۲۰۱۱) و Zhao و همکاران. (۲۰۱۱)، افزایش سریع در جذب با PH 3 و پس از آن افزایش متوسط در جذب با pH 7 را مشاهده نمودند. شکل تکمیلی. ۸ نشان می دهد که درصد جذب از pH 1.10 تا ۲٫۷۰ افزایش می یابد، در حالی که جذب کادمیم (II) بر روی بنتونیت از pH 2.7 تا ۷٫۶ تقریبا ثابت بود و تنها ۷٪ افزایش داشت. یون کادمیم در محلول، کادمیم (II) و کادمیم به صورت Cd(OH)2. رسوب نیافت. جذب کادمیم در یک pH کمتر از ۲٫۷ جلوگیری می شود، زیرا یون های با جذب کادمیم بر روی سایت های بنتونیت فعال به رقابت می پردازند. افزایش pH موجب افزایش تفکیک گروه های عاملی مانند Si–OH و Al–OH می شود که جذب کادمیم را افزایش می دهد.
مدل های خط همدمای جذب
ظرفیت جذب، خواص سطح، مکانیسم جذب و میل جاذب با استفاده از غلظت تعادلی جاذب محلول (یون کادمیم)، مقدار بنتونیت، و جاذب در بنتونیت مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه، چهار مدل خط همدمای مختلف (برای سطوح چند لایه و جذب تنها لایه) مورد بررسی قرار گرفت.

خط همدمای Langmuir
فرم خطی از مدل Langmuir فرض می کند که جذب بر روی (یکنواخت) سطح همگن با تعداد محدود از سایت های جذب، و یک فرآیند جذب تک لایه رخ می دهد. این مدل فرض می کند که مولکول های جذبی با سایت های فعال در سطح بنتونیت که دارای انرژی یکسان هستند تداخل پیدا می کنند. مدل همدمای Langmuir توسط معادله (۲) نشان داده است.
که در آن qe (میلی گرم / گرم)، مقدار کادمیم جذب شده در هر واحد وزن بنتونیت و (میلی گرم / لیتر)، غلظت Cd در حلال در تعادل (پس از جذب) است. b، ثابت Langmuir است که انرژی آزاد جذب را نشان می دهد؛ b به انرژی اتصال سایت فعال بنتونیت مربوط می شود. Q0 حداکثر ظرفیت جذبی تک لایه است (Chingombe و همکاران ۲۰۰۶؛ Foo و Hameed 2010؛ Tan و Xiao 2009). شکل a1 نشان دهنده نمودار Langmuir خطی با ضریب همبستگی با مقدار ۰٫۹۸۰ است. مقادیر ثوابت b Langmuir و (میلی گرم / گرم) در جدول ۲ ذکر شده است. این داده ها نشان می دهد که حداکثر ظرفیت جذب (۱۳٫ ۳۵۰ میلی گرم / گرم) از بنتونیت اصلاح نشده در ایران (از منطقه بیرجند) با توجه به مدل Langmuir، قابل توجه است.
این معادله نشان می دهد که SD فرآیند جذب برابر با مجموع مربعات تفاوت ها بین داده های جذب تجربی و داده های به دست آمده از مدل های جذب ، با هر تفاوت مربع شده تقسیم بر داده های به دست آمده از مدل است. در این رابطه، n تعداد نقاط داده است. اگر داده های به دست آمده از این مدل شبیه به داده های تجربی باشد، SD عدد کوچکی خواهد بود، اما اگر SD نزدیک به ۱ باشد، این عدد بزرگ خواهد بود و بدان معنی است که داده ها برای مدل آزمایشی از داده های تجربی متفاوت است.
خط همدمای Freundlich
مدل همدمای جذب Freundlich، فرآیندهای جذب غیر ایده آل، جذب چند لایه و جذب در سطوح ناهمگن را توصیف می کند و فرض می کند که فرآیند جذب برگشت پذیر است. معادله (۵) نشان دهنده مدل خط همدمای جذب Freundlich (Crini و همکاران. ۲۰۰۷) است.