بهينه‌سازي حذف نيترات از محلول‌هاي آبي به كمك زئوليت سلسله مراتبي ZSM اصلاح شده با آمين با استفاده از روش سطح پاسخ

Optimization of Nitrate Removal from Aqueous Solutions with ZSM Hierarchical Zeolite Modified with Amine Using Response Surface Method

در اين تحقيق، زئوليت سلسله مراتبي ZSM، تهيه و به منظور استفاده در حذف يون نيترات، به­ وسيله تترا اتيلن پنتا آمين، اصلاح شد. ويژگي هاي ساختاري جاذب­ هاي سنتز شده، با استفاده از پراش اشعه ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، طيف سنجي زير­قرمز تبديل فوريه (FT-IR) و تجزيه و تحليل جذب-واجذب N2، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه زئوليت سلسله مراتبي اصلاح شده با تترا اتيلن پنتا آمين، ظرفيت جذب بالاتري نسبت به زئوليت سلسله مراتبي اصلاح نشده در حذف يون نيترات دارد. ظرفيت جذب بالاتر زئوليت آمين ­دار­شده، به ­دليل حضور گروه ­هاي آميني تترا اتيلن پنتا آمين است كه منجر به افزايش سايت­ هاي فعال جاذب و برهم ­كنش الكترواستاتيكي بين سطح جاذب و آنيون ­هاي نيترات مي­ شود. تأثير چهار متغير عملياتي، شامل غلظت، مقدار جاذب، pH و زمان تماس، بر فرايند حذف نيترات، با استفاده از روش سطح پاسخ طرح مركب مركزي (RSM-CCD)، در 22 آزمايش و 5 سطح، مورد بررسي و بهينه­ سازي قرار گرفت. مقادير بهينه براي بيشينه ظرفيت حذف، غلظتِ 50 ميلي گرم بر ليتر نيترات، مقدار 0/005 گرم جاذب، زمان 25 دقيقه و 4=pH به دست آمد.

In this study, the ZSM hierarchical zeolite was prepared and modified by tetraethylenepentamine to be used to remove nitrate ions. The features of synthesized adsorbents were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)and nitrogen adsorption–desorption isotherms. The results showed that the modified hierarchical zeolite with the tetraethylenepentamine had a higher adsorption capacity than that of the unmodified hierarchical zeolite in the removal of nitrate ion. The higher adsorption capacity of the amine modified zeolite is due to the presence of amine groups of tetraethylenepentamine, which leads to an increase in the active sites of adsorbent and an electrostatic interaction between the adsorbent surface and nitrate anions. The effect of four parameters including concentration, adsorbent dose, pH and contact time on the nitrate removal using Central composite design approach-based response surface methodology (RSM-CCD) and was investigated and optimized in 22 experiments and 5 levels. Optimal values for a maximum adsorption capacity were 50 milligrams per liter of nitrate, 0.005 g of adsorbent, 25 min and pH = 4.