نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• علی ستاری وانقی ¹
• علیرضا کشتکار ²
• حسین ابوالقاسمی ¹

¹ دانشکده‌ی مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، صندوق پستی: 4563-11155، تهران ـ ایران

² پژوهشکده‌ی چرخه‌ی سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

در کار پژوهشی حاضر جاذب نانوالیاف ترکیبی پلی‌وینیل‌پیرولیدن- سیلیکا به روش الکتروریسی تهیه شده و کاربرد آن در جذب یون‌های توریم به صورت ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. گروه‌های عاملی موجود در نانوالیاف ترکیبی از طریق طیف‌سنجی تبدیل فوریه‌ی زیرقرمز تعیین و ریخت‌شناسی سطح با استفاده از میکروسکوپی الکترون پویشی بهینه شد. اثر پارامترهای مؤثر بر ظرفیت جاذب تهیه شده برای جذب یون‌های توریم از قبیل درصد وزنی نانوذرات سیلیکا، درصد وزنی 3- آمینوپروپیل‌تری‌اتوکسی‌سیلان، pH محیط، مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه‌ی محلول توریم و دمای محلول بررسی شد. بیشینه مقدار جذب توریم به وسیله‌ی جاذب 3/161 میلی‌گرم بر گرم در دمای 45 درجه و pH برابر 5 به دست آمد. داده‌های سینتیکی با سه مدل شبه مرتبه‌ی اول، شبه مرتبه‌ی دوم و دونمایی تحلیل شد. سه مدل هم‌دمای لانگمویر، فروندلیچ و دوبینین- رادشکویچ برای توصیف داده‌های تعادلی استفاده شد. محاسبه‌ی پارامترهای ترمودینامیکی نشان داد که فرایند جذب توریم به وسیله‌ی جاذب نانوالیاف ترکیبی تهیه شده گرماگیر و خودبه‌خودی است. نانوالیاف ترکیبی پلی‌وینیل‌پیرولیدن/ سیلیکای اصلاح شده با گروه عاملی آمینی به وسیله‌ی 5/0 مول بر لیتر نیتریک اسید/ 1/0 مول بر لیتر هیدروکلریدریک اسید با نسبت حجمی یکسان بازیابی شد و در 5 چرخه‌ی جذب- واجذب متوالی مورد استفاده قرار گرفت که تغییر چندانی در ظرفیت جذب مشاهده نشد.
 

کلیدواژه‌ها

• نانوالیاف ترکیبی
• الکتروریسی
• توریم
• پلی‌وینیل پیرولیدن
• سیلیکا

عنوان مقاله [English]

Synthesis of polyvinyl pyrrolidone/ silica nanofiber by electrospinning method for adsorbtion of thorium from aqueous solution

نویسندگان [English]

• Ali Vaneghi ¹
• Alireza Keshtkar ²
• Hossein Abolghasemi ¹

چکیده [English]

In this study, polyvinyl pyrrolidone/silica composite nanofiber adsorbents were synthesized by the electrospinning method, and their applications for adsorption of thorium ions from aqueous solution in a batch sorption process were studied. The functional groups of the composite nanofiber and its morphology were characterized by FTIR and SEM analyses. The influences of several variables such as SiO₂ content, 3-aminpropyltriethoxysilane content, pH, adsorbent dosage, contact time, solution initial concentration and temperature were evaluated. The maximum adsorption capacity of thorium ions was found to be 161.3 mg/g at 45°C and pH 5. The kinetic data were analyzed by the pseudo-first-order, pseudo-second-order and double-exponential kinetic models. The Freundlich, Lanmuir and Dubinin-Radushkevich isotherm models, were applied to describe the equilibrium data. Thermodynamic parameters indicated that the thorium adsorption onto the composite nanofiber adsorbent is an endothermic and spontaneous process. The modified polyvinyl pyrrolidone/silica composite nanofiber with amine functional group is regenerated by 0.5 M HNO₃/0.1 M HCl in the equal ratio solution and the adsorption capacity did not change remarkably after the five sorption-desorption cycles.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

• Composite nanofiber
• Electrospinning
• Thorium
• Polyvinylpyrrolidone
• Silica