حذف نيكل از آب خنك كننده مصنوعي نيروگاه اتمي با استفاده از نانوذرات آهن اكسيد

Nickel Removal from Synthetic Nuclear- Power- Plant Coolant Water by Iron Oxide Nanoparticles

سابقه و اهداف: خنك كننده اوليه يك بستر خنك كنندگي ضروري براي كنترل حرارت در نيروگاه?هاي هسته?اي است. در طي فرآيند اكسيداسيون، نيكل مي تواند در خنك كننده اوليه آزاد شود كه آلودگي آنرا افزايش مي دهد. مشكلات بهره برداري و هزينه بالاي تصفيه آب خنك كننده در روش هاي موجود، تحقيقات براي روش هاي جديدتر را ضروري مي سازد. هدف از انجام اين تحقيق بررسي حذف Ni(II) از محيط حقيقي آب خنك كننده مصنوعي نيروگاه اتمي با استفاده از نانوذرات آهن اكسيد و پارامترهاي موثر بر آن مي باشد. روش بررسي: در اين پژوهش نانوذرات آهن صفر ظرفيتي به نانوذرات آهن اكسيد تبديل شد و كارايي حذف آن براي يون Ni(II) در آب خنك كننده مصنوعي ناپيوسته مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنين تاثير عوامل موثر در فرآيند حذف شامل غلظت نانوذرات آهن اكسيد، pH محلول و زمان تماس بررسي و ايزوترم جذب و مدل سينتيكي واكنش معين گرديد. يافته ها: تصاوير STM نشان داد كه اندازه ذرات نانو ذرات اكسيد آهن كمتر از nm 40 مي باشد. در pH اوليه محلول و h 4 = t حذف تقريبا كامل يون نيكل در غلظت g/L 40 جاذب بدست آمد. در g/L 1 = C جاذب و h 4 = t، بيشترين راندمان حذف در 10 = pH بود. جذب نيكل بر نانوذرات آهن اكسيد در g/L 35 = C جاذب و 71/2 = pH از ايزوترم لانگمير تبعيت مي كرد و سينتيك واكنش شبه درجه دوم بود. نتيجه گيري: نتايج اين مطالعه نشان مي دهد كه با افزايش pH در محيط قليايي راندمان حذف افزايش مي-يابد. زيرا وقتي كه pH محلول بالاي نقطه ايزوالكتريك باشد، سطح اكسيد به طور منفي شارژ مي شود و مي تواند با كاتيون ها (مثلا يون هاي فلزي) تشكيل كمپلكس هاي سطحي دهد. با اعمال شرايط بهينه نانو ذرات آهن اكسيد توانايي خالص سازي آب خنك كننده را دارد

Background: The primary coolant is an essential cooling medium used to control heat in a nuclear power plant. During the oxidation process, Nickel may be released in the primary coolant which increases its contamination. The operational problems and high cost of treatment necessitate the research for some newer methods. The aim of this research is investigation of nickel removal from synthetic nuclear-power-plant by using iron oxide nanoparticles and the effective parameters. methods: In this research, zerovalent iron nanoparticles was converted to Iron oxide nanoparticles and its efficiency for Ni(II) ion removal in synthetic coolant water batch system was studied. Also the impact of effective parameters including iron oxide nanoparticles concentration, solution pH, and agitation time were investigated and absorption isotherm and kinetic model reaction were determined. Results: STM images indicate that the particles size is lass than 40 nm. The complete removal was in primary pH of the solution, t=4h, and C=40g/l. In alkaline pH, t=4h, C=1g/l were obtained with maximum removal. Ni(II) absorption at absorbent C= 35g/L and pH = 2.71 obeys Langmuir isotherm and the kinetic reaction is peso-second-order. Conclusion: The results of the study show that increasing pH in alkaline condition, hightens removal efficiency. The reason is that when the pH of the solution is above the isoelectric point, the oxide surface becomes negatively charged and can form surface complexes with cations (e.g., metal ions). In optimal condition, iron oxide nanoparticles have the potential of purifying coolant water.