حذف آنيون نيترات از آب با استفاده از زئوليت كربنات كانكرينايت اصلاح شده با ماده فعال سطحي كاتيوني

Removal of Nitrate Anion from Water by Surfactant Modified Carbonate Cancrinite Zeolite

مقدمه: غلظت بالاي آنيون نيترات در آب آشاميدني، منجر به بروز مشكلات فراواني براي سلامت انسان ها مي شود. هدف از انجام پژوهش حاضر، سنتز و مشخصه يابي زئوليت كربنات كانكرينايت با خلوص بالا و سپس اصلاح سطح آن به منظور كاهش غلظت آنيون نيترات از آب بود. روش ها: زئوليت كربنات كانكرينايت به روش هيدروترمال و با استفاده از ماده اوليه كائولن سنتز گرديد و زمان سنتز آن با پيش اقامت در حمام فراصوت كاهش يافت. پس از مشخصه يابي زئوليت سنتز شده، اصلاح سطح آن با استفاده از ماده فعال سطحي كاتيوني انجام گرفت و زئوليت اصلاح شده بهينه براي حذف نيترات از آب مورد استفاده قرار گرفت. يافته ها: زئوليت كربنات كانكرينايت با استفاده از ماده اوليه كائولن، غلظت سود 6 مولار و كربنات سديم 0.05 مولار در دماي 200 درجه سانتي گراد با خلوص بالا سنتز گرديد. زمان سنتز اين زئوليت با استفاده از 90 دقيقه پيش اقامت در حمام فراصوت، به كمتر از نصف كاهش يافت. ظرفيت تبادل كاتيون خارجي External Cation Exchange Capacity) يا (ECEC بسيار بالاي اين زئوليت، اصلاح سطح آن به منظور حذف آنيون ها از آب را توجيه مي كند. بر مبناي مدل Langmuir، حداكثر ظرفيت جذب نيترات روي جاذب سنتزي در دماهاي 20، 30 و 40 درجه سانتي گراد به ترتيب 35.33، 28.41 و 17.06 ميلي گرم بر گرم به دست آمد. نتيجه گيري: زئوليت كربنات كانكرينايت با خلوص و ECEC بالا، با استفاده از كائولن و با پيش اقامت در حمام فراصوت در زمان كوتاه قابل سنتز مي باشد و در صورت اصلاح سطح، نسبت به زئوليت هاي طبيعي و مصنوعي ديگر، به طور موثرتري براي حذف آنيون نيترات از آب قابل استفاده است.

Background: High nitrate concentration in drinking water has negative effects on human health. The aim of this research was the synthesis and characterization of high purity carbonate cancrinite zeolite and its surface modification in order to remove nitrate anions from water. Methods: High purity carbonate cancrinite zeolite was synthesized hydrothermally using kaolin. Synthesis time was reduced using bath ultrasound aging. After characterization, cationic surfactant modified zeolite was prepared. Optimally modified zeolite was used for removing nitrate from water. Findings: High purity carbonate cancrinite zeolite was synthesized at 200 °C using kaolin in a mixture of 6 molar NaOH and 0.05 molar Na2CO3. The synthesis time was reduced to less than half by using bath ultrasound aging for 90 minutes. The high external cation exchange capacity (ECEC) of the synthesized zeolite justifies its surface modification for anion removal from water. Based on the Langmuir isotherm model, maximum monolayer nitrate adsorption capacity was predicted to be 35.33, 28.41, and 17.06 mg/g at 20, 30, and 40 °C, respectively. Conclusion: High purity carbonate cancrinite zeolite with high ECEC can be synthesized using kaolin, and using bath ultrasound aging considerably reduces the synthesis time. Surfactant modified synthesized zeolite, compared to natural and other synthesized zeolite, can be effectively used for nitrate removal from water.