كارايي نانو ذرات ضايعات زغال‌سنگ اصلاح‌شده‌ با كلريد آهن در جذب فسفر از محلول‌هاي آبي

The Efficiency of Coal Waste Nanoparticles Modified with FeCl3 in Sorption of Phosphorous from Aqueous Solutions

يكي از بهترين روش­ها براي مديريت­ ضايعات زغال­ سنگ در راستاي جلوگيري از انباشت آن‌ها در طبيعت و كاهش آلودگي ­هاي محيط‌ زيست، كاربرد آن‌ها به‌عنوان جاذب آلاينده ­ها است. اين پژوهش با هدف بررسي قابليت و رفتار جذبي ضايعات زغال ­سنگ به سه شكل پودري خام (cp)، نانو ذرات (cnp) و نانو ذرات اصلاح‌شده با كلريد آهن (mcnp) در جذب فسفر از محلول آبي انجام شد. مشخصه­ يابي جاذب­ ها با استفاده از آناليزهاي دستگاهي نظير XRD، SEM-EDS، و FTIR صورت پذيرفت. مطالعات جذب سطحي فسفر به روش تعادلي در سيستم بسته انجام و تأثير عواملي نظير pH، غلظت اوليه فسفر و زمان تماس بررسي شد. نتايج نشان داد كه فرآيند جذب فسفر، يك فرآيند وابسته به pH بوده و بيشترين جذب فسفر براي هر سه جاذب در محدوده pH=2-6 اتفاق افتاد. بيشترين درصد حذف فسفر در محدوده غلظت اوليه صفر تا 50 ميلي­گرم بر ليتر مشاهده شد. كارايي حذف فسفر توسط جاذب­هاي مورد مطالعه با گذشت زمان، افزايش و پس از 2 ساعت به تعادل رسيد. درصد حذف فسفر توسط cp، cnp و mcnp به ترتيب 3/3، 18 و 8/78 درصد محاسبه شد. مدل­هاي سينتيكي شبه ­رده اول و شبه ­رده دوم و مدل هم­دماي لانگموير داد ه ­هاي جذب سطحي فسفر توسط جاذب­ه ا ي مورد مطالعه را به خوبي توصيف كردند. حداكثر ظرفيت جذب فسفر براي cp، cnp و mcnp به ترتيب برابر با 37/0، 97/3 و 39/30 ميلي­گرم بر گرم محاسبه شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه ضايعات زغال­ سنگ اصلاح‌شده، قابليت استفاده به‌عنوان يك جاذب مقرون به صرفه و دوست­دار محيط ‌زيست را دارا هستند.

One of the best methods for managing coal wastes to prevent their accumulation in nature and reduce environmental pollution is their application as the sorbents of pollutants. The objective of this study was to investigate the capability and behavior of the coal wastes in three forms of pristine powder (cp), nanoparticles (cnp) and FeCl3 modified nanoparticles (mcnp) for phosphorous (P) sorption from aqueous solution. Characterization of the sorbents was carried out using XRD, SEM-EDS and FTIR analyses. Equilibrium sorption experiments were done in batch systems and the effects of pH, initial P concentration and contact time were studied. The results showed that the P sorption process was pH dependent and the maximum P sorption occurred at 2-6 pH ranges. The maximum P removal efficiency of the sorbents obtained in the range of 0-50 mg/L of initial P concentration and it was increased with time and reached equilibrium after 2 hours. The P removal efficiencies of the sorbents were determined to be 3.3, 18 and 78.8 % for cp, cnp and mcnp, respectively. The pseudo-first and pseudo-second order kinetic models and Langmuir isotherm described the P sorption data well. The maximum P sorption capacities were calculated to be 0.37, 3.97 and 30.39 mg/g for cp, cnp and mcnp, respectively. Results revealed that the modified coal wastes have the potential to use as cost-effective and environmental-friendly sorbents.