بررسي الگو هم‌دما و سينتيك جذب يون آرسنات از محلول آبي با جاذب ZIF-8 تهيه شده به روش آب‌گرمايي

Isotherm and kinetics model for the adsorption of As (V) from aqueous solutions on hydrothermally synthesis ZIF-8 adsorbent

در اين پژوهش چارچوب آلي- فلزي زئوليتي ايميدازولات هشت (ZIF-8) به‌عنوان يك جاذب جديد براي حذف يونهاي آرسنات از محلول آبي مورد استفاده قرار گرفت. ذره‌هاي بلوري ZIF-8 به‌صورت موفقيت‌آميز با استفاده از روش آب‌گرمايي و با اعمال عامل دما ساخته شد. تعيين مشخصه‌هاي جاذب با استفاده از روش‌هاي جذب نيتروژن، پراش پرتو ايكس، طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه و ميكروسكوپ الكتروني روبشي انجام شد. اثر متغيرهاي غلظت اوليه يون‌هاي فلزي، مقدار جاذب، زمان تماس و pH مورد بررسي قرار گرفت. همچنين، تطابق فرايند جذب از معادله‌هاي فروندلنيچ، لانگموير و سينتيك شبه درجه اول و دوم مورد مطالعه قرار گرفت. سطح فعال ZIF-8 بر پايه معادله 1303، BET مترمربع بر گرم به‌دست آمد و اندازه نانوذره‌هاي نمونه 70 تا150 نانومتر بود. داده‌هاي هم‌دما و سينتيك جذب آرسنات بر ZIF-8 به ترتيب با الگو لانگموير با ضريب همبستگي 0/979 و سينتيك شبه درجه دوم خطي نوع دوم با ضريب همبستگي 0/963 تطابق داشت. در شرايط بهينه، بيشترين ظرفيت جذب يون آرسنات 69/36 ميلي گرم به ازاي هر گرم جرم جاذب بود. نتايج به‌دست آمده از اين مطالعه نشان داد كه جاذب ZIF-8 توانايي بالايي در جذب يون‌هاي آرسنات بدون نياز به اصلاح pH از آب‌هاي آلوده دارد.

In the current study, zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) was used as a new absorbent to investigate adsorption of arsenic ion from aqueous solution. ZIF-8 crystals were successfully synthesized via hydrothermal method by applying the temperature factor. The ZIF-8 crystals were characterized by nitrogen adsorption–desorption, powder X-ray diffraction, scanning electron microscope, and Fourier transform infrared spectroscopy. Different parameters such as metal ions concentration, adsorbent dosage, contact time, and pH were evaluated in adsorption experiments. The adaptation of adsorption process was analyzed by Langmuir, Freundlich, pseudo-first-order, and pseudo-second-order models of types1-4. The specific surface area of ZIF- 8 is based on BET equation of 1303 m2/g and the particle size was 70-150 nm. The kinetic and isotherm data of arsenic adsorption on ZIF-8 were well fitted by pseudo-second-order Kinetics model of type 2 and Langmuir model, with regression values of 0.963 and 0.979, respectively. In optimum condition the maximal adsorption capacity of arsenic was 69.36 mg/g. The results indicate that ZIF-8 has high ability to absorb arsenic ion without having need to adjust pH solution for most water treatment.