حذف يون آرسنيك (V) از محلول هاي آبي توسط نانو حفره سيليكاتي MCM-48 عامل دار شده با APTMS در سيستم ناپيوسته

Removal of arsenic (V) ions from aqueous solutions by APTMS grafted MCM-48 in batch system

هدف از مطالعه حاضر حذف( As (V از محلول هاي آبي با استفاده از ماده نانوحفره سيليكاتي MCM-48 عامل دار شده با 3-آمينوپروپيلتريمتوكسي سيلان در سيستم ناپيوسته است. ساختار جاذب MCM-48 توليد شده به روش سل-ژل با استفاده از آناليزهاي تفرق اشعه ايكس، جذب- واجذب گاز نيتروژن، آناليز وزن سنجي حرارتي، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و طيف سنجي عبوري مادون قرمز فوريز مورد بررسي قرار گرفت. اثر متغيرهاي وابسته شامل pH، غلظت اوليه يون آرسنيك، دوز جاذب، زمان تماس و دما مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج بهدست آمده نشان داد كه ذرات MCM-48 داراي اندازه اي در دامنه 400 تا nm 500 هستند و ساختار كروي داشته و با ميانگين اندازه حفرات حدود nm 2/44، ميزان سطح ويژه m2.g-1 1326 و حجم كل حفرات cm3.g-1 11/1 بوده است. نتايج جذب سطحي نشان داد كه شرايط بهينه حذف( As (V توسط NH2-MCM-48 براي متغيرهاي pH، غلظت اوليه آرسنيك و دوز جاذب به ترتيب 2، mg.L-1 50 و g.L-1 1 بوده است. به علاوه، مطالعات ترموديناميك نشان دهنده طبيعت گرماگير و خودبخودي بودن فرآيند جذب بود. مطالعات سينيتيك نشان داد كه داده هاي تجربي برازش بهتري با مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم دارند. از طرف ديگر، از دو مدل هم دمايي استفاده شده مدل لانگماير برازش بهتري با داده هاي تجربي داشته است.

The objective of the present study was arsenic removal from aqueous solutions by MCM-48 mesoporous silica functionalized by 3-Aminopropyl trimethoxysilane (APTMS) in batch system. This sorbent synthesized by sol-gel methods and its structural features were characterized by means of X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy. The effects of different independent variables including pH, initial As (V) concentration, sorbent dosage, contact time and temperature in adsorption were studied. The obtained results revealed that MCM-48 particles size exhibited from 400 to 500 nm with spherical morphology having a pore size about 2.44 nm, specific surface areas 1326 m2.g-1 and total pores volume were 1.11 cm3.g-1. The results of the As(V) adsorption by NH2-MCM-48 revealed that the optimum values for pH, initial As(V) concentration and sorbent dosage were found to be 2, 50 mg.L-1 and 1 g.L-1, respectively. In addition, Thermodynamic study indicated the endothermic behavior and spontaneous nature of adsorption. The study of the kinetics also showed that data from the experiments fitted well to pseudo-second order equation. On the other hand, Langmuir model better fitted with the experimental data among the two adsorption isotherm models used.