تاثير پيش تيمارهاي حرارتي و pH بر راندمان حذف كادميوم، كبالت و روي از محلول‌هاي چند يوني با استفاده از كاني سپيوليت

Effects of Heating Pretreatments and pH on Removal Efficiency of Cadmium, Cobalt and Zinc from Multi-Ionic Solutions using Sepiolite Mineral

زمينه و هدف: كاني­ هاي رسي مانند سپيوليت به دليل دارابودن بارالكتريكي و سطح ويژه بالا از توانايي زيادي جهت حذف فلزات سنگين از محيط زيست برخوردار مي­ باشند. مطالعات اندكي در رابطه با سنجش توانايي اين كاني­ها جهت حذف فلزات سنگين از محلول­ هاي چنديوني صورت گرفته است. هدف اين مطالعه بررسي توانايي كاني سپيوليت منطقه فريمان جهت حذف عناصر كادميوم، كبالت و روي از محلول­ هاي آلوده با كادميوم، كبالت و روي و تاثير عوامل مختلف شامل زمان تماس، pH اوليه محلول و اعمال پيش تيمارهاي حرارتي (150 و 250 درجه سانتي­ گراد) بر روند جذب اين عناصر بود. روش بررسي: تمامي آزمايش­ ها با 3 تكرار در 11 زمان از 5 تا 2880 دقيقه و در دو pH برابر با 4 و 5 انجام شدند. پس از اندازه­ گيري ميزان باقيمانده­ي هر كدام از اين عناصر در محلول­ هاي آزمايشي با استفاده از دستگاه جذب اتمي، نتايج به دست آمده با مدل­ هاي سينتيكي درجه اول، درجه دوم و پخشيدگي درون­ ذره­اي برازش داده شدند. يافته‌ها: نتايج نشان دادند كه پتانسيل جذب اين عناصر توسط كاني سپيوليت، وابسته به زمان تماس بين جاذب و محلول، pH و خصوصيات فيزيكوشيميايي عناصر جذب شونده مي­ باشد، به گونه ­اي كه با افزايش زمان تماس بين كاني و محلول حاوي فلزات سنگين، فرآيند جذب روند افزايشي داشته و ترتيب حداكثري جذب اين عناصر به صورت Co> Zn> Cd گزارش گرديد. به علاوه، داده­ هاي آزمايشي بيشترين هماهنگي را با مدل سينتيكي مرتبه دوم نشان دادند. نتايج نشان داد كه استفاده از نمونه هاي حرارت ديده كاني سپيوليت نسبت به نمونه­ هاي طبيعي موجب افزايش راندمان جذب فلزات سنگين از محلول­ هاي آبي مي ­گردد. بحث و نتيجه‌گيري: استفاده از پيش تيمارهاي حرارتي راهكار مناسبي به منظور افزايش جذب سطحي فلزات مورد مطالعه از محلول ­هاي آلوده مي ­باشد. هم­ چنين، اين مطالعه نشان داد استفاده از كاني سپيويت در pH 5 نسبت به 4 باعث افزايش راندمان حذف فلزات سنگين مي­ گردد.

Background and Objective: Due to electrical charge and high specific surface area, clay minerals, such as sepiolite, are widely used for the removal of heavy metals from environment. However, limited information is available to identify their ability for heavy metals removal from multi-ionic solutions. This study was conducted to determine the ability of Fariman sepiolite for the removal of Cd, Co, and Zn from aqueous solutions, and the effect of different factors, such as contact time and initial solution pH, as well as application of heating pretreatments (150 and 250 Cᵒ) on adsorption process of the mentioned elemnts. . Method: All the experiments were done in 11 contact times from 5 to 2880 minutes, in three replications and at pH values of 4 and 5. After determining the remained amounts of each heavy metal in the centrifuged suspension solutions by atomic absorption machine, the experimental data were fitted by pseudo first order, pseudo second order, and intraparticle diffusion kinetic models. Findings: The results showed that the adsorption potential of the heavy metals depended on contact time, solution pH, and physicochemical characteristics of the elements. Accordingly, by increasing the contact time and pH of solutions, adsorption rate of the heavy metals increased in an order of Co>Zn>Cd. Moreover, the results illustrated that application of heat treated sepiolite particles, compared to natural sepiolite, increases the removal efficiency of the heavy metals from aqueous solutions. Conclusion: Results illustrated that application of heating pretreated sepiolite leads to greater removal of heavy metals in the solutions studied. Besides, greater efficiency in removal of heavy metals would be attained in pH= 5 as compared to pH=4.