حذف یون نیکل (II) با استفاده از نانوذرات اکسید آهن (III) از محلول های آبی: مطالعه مدل های سینتیک، ایزوترم و ترمودینامیک

با توجه به وجود صنایعی مانند فولاد زنگ نزن، حضور یون نیکل (II) در آب ها و پساب‏ها در غلظت های بالا گزارش شده است. بنابراین، حذف یون نیکل (II) از پساب‏ها و محیط زیست امری ضروری به شمار می آید. در این پژوهش نانوذرات اکسید آهن (III) به عنوان جاذب برای حذف یون نیکل (II) از آب در یک سیستم تعادلی منقطع مورد مطالعه قرار گرفت.

جهت مشخصه یابی ساختاری نمونه از تکنیک های FT-IR،  SEMو  XRDاستفاده شد. برای تعیین شرایط بهینه جذب، اثر پارامترهای مهم از قبیل: pH، زمان تماس، وزن جاذب و غلظت اولیه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، مطالعه ترمودینامیکی (تغییرات انرژی آزاد استاندارد گیبس، آنتالپی و آنتروپی)، مطالعات ایزوترمی (ظرفیت جذب) و مطالعات سینتیکی (تاثیرپذیری جاذب با زمان) بررسی گردید.

نتایج نشان داد که جاذب مغناطیسی مذکور، دارای بالاترین راندمان حذف آلاینده نیکل (II) در pH برابر 7، زمان تماس min 60، مقدار جاذب mg 200 و بالاترین غلظت قابل حذف mg/L 400 است.

با مطالعات ترمودینامیکی مشخص گردید که واکنش گرماگیر بوده و خودبه خودی بودن فرایند جذب، با عامل آنتروپی کنترل می شود (J/mol.K 165/7+  ΔS°=و KJ/mol 2/7-(ΔG°= . برای درک بهتر مکانیزم جذب، از معادلات سینتیک شبه درجه اول و دوم استفاده شد. سپس جهت تعیین ظرفیت جذب، ایزوترم های جذبی لانگمویر و فروندلیچ بررسی گردید و مطابقت خوب نتایج با مدل فروندلیچ و ظرفیت جذب برابر با mg/g 43/5 به دست آمد که بیانگر ظرفیت جذب بالای جاذب و چند لایه بودن آن است.