حذف استرانسیوم از محلول های آبی به وسیله ی اگزروژل به دست آمده از تترا اتیل اورتو سیلیکات: بررسی های سینتیکی و ترمودینامیکی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 سمنان، دانشگاه سمنان، دانشکده شیمی، صندوق پستی 19111 ـ 35131

2 سمنان، دانشگاه سمنان، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

3 تهران، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، دانشکده علوم

چکیده

در این پژوهش کاتیون استرانسیوم(II) توسط اگزروژل به دست آمده از تترااتیل اورتو سیلیکات از محلول آبی در یک سامانه ناپیوسته حذف شد. مقدارهای جذب با تغییر پارامترهای زمان، pHمحلول، دما، مقدار جاذب و مقدار اولیه یون فلزی بررسی شد. هم‌دماهای جذبی لانگمویر، فروندلیچ، تمپکین و دوبینین ـ رادشکویچ بررسی شد. مطالعه ‌ها نشان دادند که داده های آزمایش با هم‌ دمای لانگمویر تطابق بیش ‌تری داشتند. با بهره‌گیری از مدل لانگمویر بیش‌ ترین ظرفیت جذب 17 میلی گرم بر گرم تعیین شد. مدل های سینتیکی گوناگونی برای توصیف داده ‌های سینتیکی به‌ کار رفتند و مدل سینتیکی شبه درجه دوم با نتیجه‌ ها منطبق بود. پارامترهای ترمودینامیکی فرایند جذب استرانسیوم  (II) همچون انرژی آزاد گیبس(∆G0)، آنتالپی (H0∆) و تغییرهای آنتروپی (S0∆) محاسبه شدند. نتیجه‌ ها نشان دادند که با توجه به منفی بودن انرژی آزاد گیبس و مثبت بودن مقدار آنتالپی، فرایند جذب خودبه‌ خودی و گرماگیر می ‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] http://cfpub.epa.gov/ncer_abstracts/index.cfm/fuseaction/display.abstractDetail/abstract/5775 /report/F., United States Environmental Protection Agency.
[2] Isnard H., Aubert M., Blanchet P., Determination of 90Sr/238U Ratio by Double Isotope Dilution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer with Multiple Collection in Spent Nuclear Fuel Samples with in Situ 90Sr/90Zr Separation in a Collision-Reaction Cell, Spectrochim. Acta Part B, 61: 150-156 (2006).
[3] Guan W., Pan J., Ou H., Wang X., Zou X., HuW., Li C., Wu X., Removal of Strontium(II) Ions by Potassium Tetratitanate Whisker and Sodium Trititanate Whisker from Aqueous Solution: Equilibrium, Kinetics and Thermodynamics, Chem. Eng. J., 167: 215-222 (2011).
[4] Okugaki T., Kitatsuji Y., Kasuno M., Development of High Performance Electrochemical Solvent Extraction Method, J. Electroanal. Chem., 629: 50–56 (2009).
[5] Zhang A.Y., Akashi T., Electrical Conductivity of Partially Ion Exchanged Sr and Ba -Alumina Single Crystals Determined by a.c. Impedance Spectroscopy, Mater.Lett., 60:  2834–2836 (2006).
[6] Park J., Photocatalytic Activity of Hydroxyapatite-Precipitated Potassium Titanate Whiskers, J. Alloys Compd., 492, 57–60 (2010).
[7] Bae S.D., Sagehashi M., Sakoda A., Prevention of Microparticle Blocking in Activated Carbon Membrane Filtration with Carbon Whisker, J. Membr. Sci., 252: 155-163 (2005).
[8] Sawaki Y., Ohno T., Tahata M., The Ediacaran Radiogenic Sr Isotope Excursion in the Doushantuo Formation in the Three Gorges Area, South China, Precambrian Res., 176:  46-64 (2010).
[9] Missana T., Atun G., Adsorption of Bivalent Ions (Ca(II), Sr(II) and Co(II)) onto FEBEX Bentonite, Phys. Chem. Earth, 32:  559-567 (2007).
 [10] Marinin D.V., Brown G.N., Studies of Sorbent/Ion-Exchange Materials for the Removal of Radioactive Strontium from Liquid Radioactive Waste and High Hardness Groundwater, Waste Manage., 20: 545–553 (2000).
[11] Balarama Krishna M.V., Raoa S.V., Arunachalam J., Murali M.S., Kumarc S., Manchand V.K., Removal of 137Cs and 90Sr from Actual Low Level Radioactive Waste Solutions Using Moss As a Phyto-Sorbent, Sep. Purif. Technol., 38: 149-161 (2004).
[12] Chen C., Hu J., Shao D., Li J., Wang X., Adsorption Behavior of Multiwall Carbon Nanotube/Iron Oxide Magnetic Composites for Ni(II) and Sr(II), J. Hazard. Mater., 164:  923–928 (2009).
[13] Chegrouche S., Mellah A., Barkat M., Removal of Strontium from Aqueous Solutions by Adsorption onto Activated Carbon: Kinetic and Thermodynamic Studies, Desalination 235: 306-318 (2009).
[14] Yea X., Liua T., Li Q., Liua H., Wu Z., Comparison of Strontium and Calcium Adsorption Onto Composite Magnetic Particles Derived from Fe3O4 and Bis(trimethoxysilylpropyl) amine, Colloids Surf. A, 330: 21-27 (2008).
[15] Bascetin E., Atun G., Adsorption Behavior of Strontium on Binary Mineral Mixtures of Montmorillonite and Kaolinite, Appl. Radiat. Isot., 64: 957-964 (2006).
]16[ سمیعی بیرق، عبدالله؛ خدادادی، احمد؛ عبداللهی، محمود؛ مشکینی، محمد؛ بررسی فرآیند حذف سیانید از آب سد باطله کارخانه فراوری طلای آقدره- تکاب با استفاده از کانی تالک، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4 و 3)31: 21 تا 32 (1391).
[17] طهمورثی، مجید؛ صرافی، امیر؛ ایرج منصوری، عبدالرضا؛ لشکری، بتول؛ جذب یون های مس، روی و نیکل توسط بنتونیت کلسیمی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)32: 7 تا 16 (1392).
[18] علیزاده، رضا؛ عابدینی، سوده؛ نبی بیدهندی، غلامرضا؛ عمو عابدینی، قاسم؛ حذف فلز سرب از پساب صنایع باتری­سازی با استفاده از نانوذرات مغناظیسی آهن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)30: 71 تا 77 (1390).
[19] Kiani Gh., Adsorption Kinetics and Thermodynamics of Malachite Green from Aqueous Solutions onto Expanded Graphite Nanosheets, Int. J. Nano Dimens., 6(1): 55-66 (2015).
[20] Pierre A.C., Sol-gel Immobilization of Catalytic Molecules and Applications, Adv. Sci. Technol., 45: 2127-2136 (2006).
[21] Mehrotra R.C., Present Status and Future Potential of Sol-Gel Process, in: Reisfeld R., Jorgensen C.K. (Eds.), “The Chemistry, Spectroscopy, and Applications of Sol-Gel Glasses”, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, (1992) 1-36.
[22] Framery, E. Mutin, P.H. 29Si MAS-NMR Study of Silica Gels and Xerogels: Influence of the Catalyst; J. Sol-Gel Sci., 24: 191-195 (2002).
[23] Flávio A. Pavan, Alzira M.S. Lucho, Reinaldo S. Gonçalves, Tania M.H. Costa, and Edilson V. Benvenutti ; Anilinepropylsilica Xerogel Used as a Selective Cu (II) Adsorbent in Aqueous Solution, JCIS, 263: 688-691 (2003).
[24] Marcia C. Brasil, Edilson V. Benvenutti, Jose´ R. Grego´ rio, Annelise E. Gerbase; Iron Acetylacetonate Complex Anchored on Silica Xerogel Polymer; Reactive & Functional Polymers 63: 135-141 (2005).
[25]Haghbeen K., Legge R.L., Adsorption of Phenolic Compounds on Some Hybrid Xerogels, Chem. Eng. J. 150: 1-7 (2009).
[26] محتبی، اسدلله؛ فضلی، مصطفی؛ بررسی بار سطحی جاذب زروژل TEOS با استفاده از حذف رنگدانه های آلی محلول در آب، "سومین همایش علوم و فناوری مواد فعال سطحی و صنایع شوینده"، (1391).
[27] Ibrahem S., Ibrahem H., Preparation and Study Properties of Xerogel Silica Using Sol-Gel Method, International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management (IJAIEM), 2(9): 111-116 (2013).
[28] Venkateswara Rao, A. Wagh, P. h. Haranath, D. Risbud, P. P. Kumbhare, S. D. Infuence of Temperature on the Physical Properties of TEOS Silica Xerogels, Ceramics International 25: 505-509 (1999).
[29] توحیدی، سید حسین؛ نوین روز، عبدالجواد؛ سنتز ترکیبات مس (II) اکسید، روی بستر سیلیکا با ابعاد نانومتری به روش شیمیایی سل – ژل و بررسی طیف سنجی آن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، شماره 3، ص 105 (1386).
[30] Lu N.P., Carles A.G., El-Kamash A.M., Evaluation of Zeolite A for the Sorptive Removal of Cs+ and Sr2+ Ions from Aqueous Solutions Using Batch and Fixed Bed Column Operations,
J. Hazard. Mater. 151: 432-445 (2008).
[31] Li Q., Liu H.N., Liu T.Y., Strontium and Calcium Ion Adsorption by Molecularly Imprinted Hybrid Gel, Chem. Eng. J., 157: 401-407 (2010).
[32] Reddy D.H.K., Lalhmunsiama D., Tiwari2, Choi H.J., Lee S.M., Attenuation of Radioactive Sr(II) from Water Environment Using Sericite Clay, International Conference on Environment, Chemistry and Biology, 49: 105-109 (2012).
[33] Marešova J., Pipiška M., Rozložnik M., Hornik M., Remenarova L., Augustin J., Cobalt and Strontium Sorption by Moss Biosorbent: Modeling of Single and Binary Metal Systems, Desalination, 266: 134–141(2011).
[34] Wu P., Daia Y., Longa H., Zhua N., Li P., Wua J., Danga Z., Characterization of Organo-Montmorillonites and Comparison for Sr(II) Removal:Equilibrium and Kinetic Studies, Chem. Eng. J., 191: 288-296 (2012).
[35] Tel, H. Altas¸ Y., Eral, M. enol Sert, S.B.C, Etinkaya, S, I˙nan, Preparation of ZrO2 and ZrO2–TiO2 Microspheres by the Sol–Gel Method and An Experimental Design Approach to their Strontium Adsorption Behaviours, Chem. Eng. J. 161: 151–160 (2010).
 [36] Elouear Z., Bouzid J., Boujelben N., Feki M., Jamoussi F., Montiel A., Heavy Metal Removal from Aqueos Solution by Actived Phosphate Rock, J. Hazard. Mater., 156: 412-420 (2008).
[37] Jain C.K., Singhal D.C., Sharma M.K., Adsorption of Zinc on Bed Sediment of River Hindon: Adsorption Model and Kinetics, J. Hazard. Mater., 114: 231-239 (2004).
[38] Seker A., Shahwan T., Eroglu A.E., Yilmaz S., Demirel Z., Conk Dalay M., Equilibrium, Thermodynamic and Kinetic Studies for the Biosorption of Aqueous Lead(II), Cadmium(II) and Nickel(II) Ions on Spirulina Platensis, J. Hzard. Mater., 154: 973-980(2008).
[39] El Nemr A., Potential of Pomegranate Husk Carbon for Cr Removal from Wastewater: Kinetic and Isotherm Studies, J. Hzard. Mater., 161: 132-141 (2009).
[40] Jain M., Garg V.K., Kardirvelu K., Choromium Removal from Aqueous System Using Helianthus Annuus (Sunflower) Stem Waste, J. Hzard. Mater., 162: 365-372 (2009).
[41] Kumar R., Abraham T.N., Jain S.K., Silver Nano Particles Impregnated Alumina for the Removal of Strontium(II) from Aqueous Solution, Adv. Mat. Lett., 3(6): 507-510 (2012).
[42] Srinivasa Rao, K. Roy Chaudhury, G, B. Mishra, K. Kinetics and Equilibrium Studies for the Removal of Cadmium Ions from Aqueous Solution Using Duolite ES 467 Resin, J. Miner. Process, 97: 68-73 (2010).
[43] Wu Z.J., Joo H., Lee K., Kinetics and Thermodynamics of the Organic Dye Adsorption on the Mesoporous Hybrid Xerogel, Chem. Eng. J., 112: 227–236 (2005).
[44] Colak F., Atar N.A. Olgum, Biosorption of Acidic Des from Aqueous Solution by Paenibacillus Macerans: Kinetics, Thermodynamic and Equilibrium Studies., J. Chem. Eng., 150: 122-130 (2009).
[45] Wang X.S., Li Z.Z., Tao S.R., Removal of Chromium from Aqueous Solution Using Walnut Hull, JEM, 90: 721-729 (2009).
[46] Aksu Z., Determination of the Equilibrium , Kinetic and Thermodynamic and Equilibrium Studies, J. Process Biochem., 38:89-99 (2002).
[47] Madaeni S.S., Salehi E., Adsorption of Cations on Nanofiltration Membrane: Separation Mechanism, Isotherm Confirmation and Thermodynamic Analysis, J. Chem. Eng., 150: 114-121 (2009).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار