نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشکده ی مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، صندوق پستی: 4563-11155، تهران ـ ایران
2 پژوهشکده ی چرخه ی سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران
چکیده
در این پژوهش، نانوجاذب ترکیبی پلیوینیل الکل (PVA)/ تیتانیم اکسید (2TiO)/ آمینو پروپیلتری اتوکسی سیلان (APTES) به روش اختلاط ذرات اکسید فلزی اصلاح شده با گروههای آمین در ماتریس پلیمری، با عملیات ریختهگری تهیه شد. طیفسنجی تبدیل فوریهی زیرقرمز (FTIR) نشان داد که جاذب تهیه شده به خوبی با گروه عاملی آمین اصلاح شده بود. تحلیل میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM) نشان داد که نانوذرات تیتانیم اکسید به خوبی در سطح جاذب پراکنده شده بود. تأثیر مقدارهای 2TiO، APTES، pH، زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت اولیهی محلول توریم و دما در سیستم جذب ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینهی جذب توریم به وسیلهی نانوجاذب ترکیبی /APTES2PVA/TiO، %20 وزنی 2TiO، %10 وزنی APTES، زمان تماس 5 ساعت، مقدار جاذب 1 گرم بر لیتر، دمای 45 درجهی سانتیگراد و pH برابر 5 به دست آمد. دادههای سینتیکی با مدلهای سینتیکی شبه مرتبهی اول، شبه مرتبهی دوم و دونمایی برازش شد. از بین مدلهای به کار گرفته شده، مدل دونمایی از دو مدل دیگر بهتر بود. سه مدل همدمای فروندلیچ، لانگمویر و دوبنین- رادشکویچ برای توصیف دادههای تعادلی بررسی شد. مدل فروندلیچ تطابق بهتری نسبت به دو مدل دیگر با دادههای تعادلی داشت. ظرفیت جذب بیشینهی توریم 7/43 میلیگرم بر گرم به دست آمد. مقدارهای محاسبه شدهی پارامترهای ترمودینامیکی نشان داد که جذب توریم به وسیلهی نانوجاذب ترکیبی /APTES2PVA/TiO خودبهخودی و گرماگیر است. همچنین مشاهده شد که تغییر ظرفیت جذب بعد از پنج دور جذب- واجذب کمتر از 20 درصد بود.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Investigation of effective parameters on thorium adsorption by nanohybrid adsorbent of polyvinyl alcohol/ titanium oxide functionalized with amine groups
نویسندگان [English]
- Saeid Abbasizadeh 1
- Alireza Keshtkar 2
- seyedmohammadali Mosavian 1
چکیده [English]
In this study, an adsorbent material of poly vinyl alcohol (PVA)/ titanium oxide (TiO2)/ amino-propyltriethoxysilane (APTES) was synthesized by the casting method. The FTIR spectra indicated that PVA/TiO2/APTES nanohybrid adsorbent was functionalized by amine groups. The SEM analysis also showed that the TiO2 nanoparticles were dispersed well on the adsorbent surface. Several influential variables such as TiO2 content, APTES content, pH, contact time, initial concentration and temperature were studied in a sorption batch mode. The optimum conditions for thorium were specified in 20%W of TiO2, 10%W of APTES, within the contact time of 5 hours, adsorbent dose of 1 g/L, temperature of 45°C and pH of 5. The kinetic data were fitted to pseudo-first-order, pseudo-second-order and double-exponential models. Based on the results, the double-exponential model described the experimental data well. Three isotherm models, namely Freundlich, Langmuir and Dubbinin-Radushkevich were used for analysis of the equilibrium data. Based on the results, the Freundlich isotherm was better than other isotherms. The maximum adsorption capacity of the nanohybrid for thorium was 43.7 mg/g. Calculation of thermodynamic parameters showed that the nature of thorium sorption onto the nanohybrid was endothermic and spontaneous. The change of adsorption capacity after five sorption- desorption cycles was less than 20%.
کلیدواژهها [English]
- Nanohybrid adsorbent
- Titanium oxide
- Poly vinyl alcohol
- Amine groups
- Thorium
[17] G.D. Sheng, D.D. Shao, X.M. Ren, X.Q. Wang, J.X. Li, Y.X. Chen, X.K. Wang, Kinetics and thermodynamics of adsorption of ionizable aromatic compounds from aqueous solutions by as-prepared and oxidized multiwalled carbon nanotubes, J. Hazard. Mater. 178 (2010) 505-516.