نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

حذف یون های روی و مس با زئولیت ها: مطالعه شبیه سازی دینامیکی مولکولی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
نسیم عبدالی
اعظم مرجانی
گروه شیمی، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران
چکیده
برای بررسی سامانه ­هایی که دست یابی به مقدارهای تجربی برخی از مشخصه های آن ها در شرایط غیرمتعارفی سخت است، می توان از فناوری شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده کرد.در این کار، شبیه سازی دینامیک مولکولی روش حذف یون های فلزهای سنگین روی و مس توسط زئولیت ها مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای ساختاری، جذب فلزهای سنگین روی و مس و همچنین انرژی های جذب به دست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و با محاسبه میانگین مربع­ های جابه ­جایی بر روی زئولیت­ها، مقدار ضریب نفوذ محاسبه شد. مقدارهای ضریب نفوذ در زئولیت A کم­ تر از زئولیت X است و این نشان دهنده این است که فلز در زئولیت نفوذ کم ­تری داشته و در پساب مانده و حذف آن توسط زئولیت A  بهتر بوده است. راندمان جذب فلزهای سنگین با توجه به شبیه سازی و داده های تجربی 9/99 درصد است.نتیجه­ ها نشان می دهند که حذف روی از سطح زئولیت نیازمند انرژی بیش ­تری نسبت به فلز مس می باشد چرا که یون های روی جذب شده پایداری بالا در سطح جاذب از خود نشان می دهند.
کلیدواژه‌ها
شبیه سازی دینامیک مولکولی
زئولیت
فلزهای سنگین
میانگین مربع جابه‌جایی

موضوعات

[1] Ghasemi A., Asgarpour Khansary M., Marjani A., Shirazian S., Using Quantum Chemical Modeling and Calculations for Evaluation of Cellulose Potential for Estrogen Micropollutants Removal from Water Effluents, Chemosphere, 178: 411–423 (2017).
[2] Asgarpour Khansary M., Shirazian S., Asadollahzadeh M., Polymer-Water Partition Coefficients in Polymeric Passive Samplers, Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 24(3): 2627–2631 (2017).
[3] Khansary M.A., Mellat M., Saadat S.H., Fasihi-Ramandi M., Kamali M., Taheri R.A., An Enquiry on Appropriate Selection of Polymers for Preparation of Polymeric Nanosorbents and Nanofiltration/Ultrafiltration Membranes for Hormone Micropollutants Removal from Water Effluents, Chemosphere, 168: 91–99 (2017).
[4] Babel S., Kurniawan T.A., Low-Cost Adsorbents for Heavy Metals Uptake from Contaminated Water, J. Hazard. Mater. B 97: 219-243 (2003).
[5] Wang S., Peng Y., Natural Zeolites as Effective Adsorbents in Water and Wastewater Treatment, Chem. Eng. J., 156: 11–24 (2010).
[6] Kwon J.S., Yun S.T., Lee J.H., Kim S.O., Jo H.Y., Removal of Divalent Heavy Metals (Cd, Cu, Pb, and Zn) and Arsenic (III) from Aqueous Solutions Using Scoria: Kinetics and Equilibria of sSorption, J. Hazard. Mater., 174: 307–313 (2010).
[7] Hollman G.G., Steenbruggen G., Janssen-Jurkovicova M., A Two-Step Process for the Synthesis of Zeolites from Coal Fly Ash, Fuel, 78(10): 1225–1230 (1999).
[8] Hui K.S., Chao C.Y.H., Effects of Step-Change of Synthesis Temperature on Synthesis of Zeolite 4A from Coal Fly Ash, Microporous Mesoporous Mater., 88(1-3): 145–151 (2006).
[9] Molina A., Poole C., A Comparative Study Using Two Methods to Produce Zeolite from Fly Ash, Miner. Eng., 17(2): 167–173 (2004).
[10] Park M., Choi C.L., Lim W.T., Kim M.C., Choi J., Heo N.H., Molten-Salt Method for the Synthesis of Zeolitic Materials: I. Zeolite Formation in Alkaline Molten-Salt System, Microporous Mesoporous Mater., 37(1-2): 81–89 (2000).
[11] Tanaka H., Sakai Y., Hino R., Formation of Na-A and Na-X Zeolites from Waste Solutions in Conversion of Coal Fly Ash to Zeolites, Mater. Res. Bull., 37 (11): 1873–1884 (2002).
[12] Caputo D., Pepe F., Experiments and Data Processing of Ion Exchange Equilibria Involving Italian Natural Zeolites, Microporous Mesoporous Mater., 105: 222–231 (2007).
[13] Zhang Y.S., “Development of Heavy Metal Adsorbed by Granulation of Natural Zeolite”, 18th World Congress of Soil Science, Philadelphia (2006).
[14] Neshat A.A., Ramazani A.A., Heidari M.R., Solimani N., Ahmadi A., Sheikhi Z., Investigation of Cadmium Removal Efficiency by Clinoptilolite from Aqueous Solutions, Quarterly Journal of Zabol University of Medical Sciences and Health Services, 5(3): 32-38 (2013).
[15] Wu J.Y., Liu Q.L., Xiong Y., Zhu A.M., Chen Y., Molecular Simulation of Water/Alcohol Mixtures’ Adsorption and Diffusion in Zeolite 4A Membranes, J. Chem. Phys., B 113, 4267–4274 (2009).
[16] Long Y.C., Qian M., Yang G.R., Wang Y.D., Hai Y., Absorption and Separation of EtOH-H2O on a Hydrophobic Siliceous Zeolite, Petrochem. Techn., 23: 356–358 (1994).
[17] Chen X., Ping Z.Y., Fu S.K., Long Y.L., Studies on Siliceous Zeolite ZSM- 5 Filled Silicone Rubber Membrane (II), Chemical Journal Chinese Universities, 14: 1190–1194 (1993).
[18] Dong W.Y., Cheng X.W., Cheng Y.F., Long Y.C., Permeabilities of Pure Gases and Separation Selectivities of Ethanol/Water Systems through Oriented B-Containing MFI-Type Zeolite Membranes, Acta Chim. Sinica, 62: 1573–1577 (2004).
[19] کوثری، محمد حسین؛ ترابی، سید محمد؛ شبیه سازی دینامیک مولکولی مایع یونی 1ـ بوتیل ـ 3 ـ متیل ـ ایمیدازولیوم نیترات و رفتار دینامیکی مخلوط های دوتایی مایع یونی ـ آب، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)37: 103 تا 112 (1397).
[20] Chunfeng W., Jiansheng L., Xia S., Lianjun W., Xiuyun S., Evaluation of Zeolites Synthesized from Fly Ash as Potential Adsorbents for Wastewater Containing Heavy Metals, Journal of Environ. Sci., 21: 127-136 (2009).
[21] Greń W., Parker S.C., Structure of Zeolite A (LTA) Surfaces and the Zeolite A/Water Interface, J. Chem. Phys., 114: 9739-9747 (2010).
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
دوره 39، شماره 2 - شماره پیاپی 96
تابستان 1399
صفحه 111-117