کوتاه پژوهشي

مطالعه ترموديناميک و همدماهاي جذب سطحي کادميم) ІІ( بر روي نانو ذرههاي روي اکسيد

عباس حميدي*+، الهه خزاعلي، فريدون خضعلي اميديه، دانشگاه آزاد اسلامي واحد اميديه، گروه شيمي

چكيده: وجود فلزهاي سنگين و سمي مانند کادميم در منبعهاي آبي از مشکلهاي مهم زيست محيطي است در اين پژوهش نانو ذرههاي روي اکسيد با استفاده از روش سل ـ ژل تهيه شد و با استفاده از فناوريهاي SEM ،XRD مورد ارزيابي قرار گرفت. همچنين تأثير عاملهاي فرايند جذب مانند غلظت اوليه يون و دما بررسي شد که نتيجهها نشان داد که با افزايش غلظت و دما به ترتيب جذب افزايش و کاهش مييابد. بررسي ترموديناميکي جذب سطحي يون کادميم (II) توسط نانو ذرههاي روي اکسيد در دماهاي متفاوت صورت گرفت که پارامترهاي ترموديناميکي جذب سطحي يون کادميم (II) توسط روي اکسيد نشان داد که فرايند جذب به صورت خود به خودي، گرماده و برگشت پذير رخ داده است و اطلاعات به دست آمده از همدماهاي جذب، برتري مدل فرندليچ را نسبت به ساير مدلها نشان داد.

واژههاي كليدي: نانو ذرههاي روي اکسيد ، کادميم (II)، ترموديناميک ،همدماي جذب.
KEYWORDS: Zinc oxide nanoparticle; Cadmium(II); Isotherm of adsorption; Thermodynamics.
مقدمه
حذف فلزهای سنگين از پسابها، موضوع بسيار مهمي در زمينه آلودگيهای آبي است. فلزهای سنگيني مانند کروم، جيوه، مس ،کادميم و منگنز جز فلزهای بسيار سمي شناخته شدهاند. کادميم مانند ساير فلزهای سنگين ميتواند از طريق پسابهای صنعتي وارد آب شده و بر سلامتي انسان تأثير گذار باشد [1]. کادميم ميتواند باعث صدمههای جدی به کليهها و استخوانها شود [2]. فناوریهای گوناگوني برای کاهش غلظت فلزهای سنگين مانند کادميم وجود دارد که ميتوان به همرسوبي شيميايي، پديده اسمز معکوس، تبخير، تعويض يوني و جذب اشاره کرد. استفاده از فناوری جذب ،يکي از روشهای مؤثر و کاربردی است [3].
نانو ساختارهای روی اکسيد به دليل داشتن گاف انرژی پهن )33/3 ميليولت( و انرژی برانگيختکي زياد) 06 ميلي ولت( همواره مورد توجه هستند. همچنين دمای ذوب بالا سبب مقاومت گرمايي شديد اين ماده شده است [4]. به علت ويژگيهای نيم رسانايي نانو ساختارهای روی اکسيد، در حوزههای گسترده کاتاليزگری، الکترونيک و اپتوالکتريک کاربرد دارد [5]. ويژگيهای فيزيکي و شيميايي نانو ساختارهای اکسيد روی به آرايش و چيدمان نانو ساختار بستگي دارد. مطالعاتي بر روی شکلهای نانو ساختارهای روی اکسيد انجام شده است. روشهای رشد نانوساختارهای روی اکسيد )لايه نشاني بخار شيميايي، تبخير گرمايي و( …
نياز به دمای به نسبت زياد و فرايندهای پيچيده دارند اما با روش شيميايي، نانو ساختارهای روی اکسيد در دمای پايين

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
24
-2930-158265

شکل 9ـ شمايي از فرايند سل ـ ژل برای توليد نانو مواد.

تهيه شدهاند [3، 0]. همچنين روشهای گوناگوني برای تهيه نانو بلورهای روی اکسيد وجود دارد که در اين ميان، روش سل ـ ژل متداولترين روش شيميايي برای توليد مواد نانومتری است. در اين فرايند يک شبکه غير آلي به صورت يک سوسپانسيون کلوئيدی )سل( تهيه شده و سرانجام طي فرايند تشکيل ژل، فاز مايع از آن خارج ميشود.
ماده آغازين اين روش فلزهای دارای ليگاندهای فعال و يا ذرههای کلوئيدی اکسيدی پخش شده در محيط آب و يا اسيد رقيق ميباشد. با کنترل فرايند تبديل سل به ژل ميتوان اندازه و شکل ذرهها را کنترل کرد و سرانجام با کلسيناسيون ژل، ميتوان اکسيد ماده مورد نظر را توليد کرد.
دو روش اصلي برای تهيه ژل در دمای اتاق وجود دارد .
يکي از اين روشها استفاده از ذرههای کلوئيدی ترکيب مورد نظر ميباشد که به طور پايداری تشکيل سل داده است و طي فرايند تغيير غلظت و يا pH محيط به صورت شبکه ای ژل مانند به دست ميآيد. روش ديگر استفاده از آلکوکسيدهای فلزی حل شده در محيط الکل است که در گام اول سل به دست آمده طي فرايند هيدروليز ،که سبب جانشيني گروههای OH به جای گروههای OR ميشود ،بهصورت ژل رسوب ميکند [8]. شکل 1 شمايي از فرايند سل ـ ژل را برای توليد نانو مواد نشان ميدهد.
23 پژوهشي
هدف از اجرای اين پژوهش بررسي امکان حذف يون کادميم دو ظرفيتي از محلول آبي توسط روی اکسيد به عنوان يک نانو جاذب ميباشد.
بخش تجربي تهيه جاذب
برای تهيه نانو ذرههای روی اکسيد ابتدا مقدار 9/4 گرم از روی استات دو آبه در 156 ميلي ليتر 2ـ پروپانول حل شده و به مدت زمان 36 دقيقه بر روی همزن مغناطيسي قرار داده شد. سپس به محلول شيری رنگ به دست آمده 8 ميلي ليتر مونو اتانول آمين به صورت قطره قطره افزوده شد. سل به دست آمده به مدت 2 ساعت در دمای 06 درجه سلسيوس روی همزن مغناطيسي قرار گرفت. در همين زمان مقداری آب مقطر را به صورت قطره قطره به سل افزوده شد تا محلول شروع به رسوب دادن کرد. رسوب با استفاده از کاغذ صافي از محلول جدا شد و چندين بار با آب مقطر شسته شد و در پايان برای خشک کرن به مدت 24 ساعت درون آون با دمای 166 درجه سلسيوس قرار گرفت .

مطالعه جذب
برای ساخت محلولهای آبي دارای يون دو ظرفيتي کادميم ،از کادميم نيترات شرکت مرک آلمان استفاده شد. برای آمادهسازی محلول جذب شونده، غلظت مشخصي از نمک اين عنصر در آب مقطر حل شد و با توجه به غلظت مشخص اين نمک، ميزان عنصر سنگين اوليه در محلول تعيين شد. بايد توجه کرد که برای بررسيميزان فرايند جذب توسط ماده جاذب، غلظتهای اوليه گوناگونياز يون فلزی به ترتيب برابر با 4، 0، 8 و 16 ميلي گرم در ليتر

9588

9888

588

شدت

(
cps
)

9588

9888

588

شدت

(

cps

)



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید