مطالعه فرآیند دینامیک جذب سطحی تولوئن توسط جاذب میکروپروس چارچوب فلز-آلی مس

تولوین یکی از آلاینده های شیمیایی تلقی می شود که می تواند مشکلاتی را بر سلامتی افراد بویژه کارگران شاغل در معرض مواجهه با آن ایجاد نماید و به علت سرعت تبخیر بالا و انتشار سریع در محیط پیرامون، منجر به مواجهه بسیاری از شاغلین و افراد در معرض و متعاقب آن اثرات جبران ناپذیر بر سلامت آنان در مشاغل مختلف می گردد. بنابراین حذف آن بسیار حایز اهمیت می باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از چارچوب فلز-آلی مس، تحت شرایط مختلف عملیاتی به مطالعه روش حذف این آلاینده پرداخته شده است.

در این مطالعه چارچوب فلز-آلی مس با استفاده از روش تک ظرف و درجا سنتز شد. ویژگی های فیزیکی و مورفولوژی جاذب توسط تکنیک های BET، XRD، FTIR و SEM مورد بررسی قرار گرفت. کارایی جاذب در حذف تولوین از جریان هوا تحت سیستم جذبی دینامیک با بررسی تاثیر متغیرهای وزن جاذب، غلظت آلاینده و رطوبت صورت پذیرفت. برای ارزیابی داده ها از معادلات ایزوترم، ترمودینامیک و سینتیک استفاده گردید.  

نتایج آزمایش های تعیین ویژگی های چارچوب فلز-آلی مذکور، بیانگر تشکیل کریستال های خالص Cu-BDC با میانگین و توزیع اندازه ذرات برابر nm 95/1 بود. سطح ویژه محاسبه شده به روش BET برای نمونه مذکور برابر m2 g-1 686 و حجم کلی حفرات ساختاری cm3 g-1 335/0 بود. وجود میکروپورها باعث افزایش ظرفیت جذب دینامیک تولوین شد. براساس یافته ها، جذب سطحی تولوین بر روی جاذب مذکور از مدل ایزوترم لانگمویر و مدل سینتیک شبه درجه دو پیروی می نماید. براساس نتایج مطالعات ترمودینامیک، تغییرات آنتروپی (°ΔS) برابر kJ mol-1 K-1 044/0- و تغییرات آنتالپی  (°ΔH)برابر kJ mol-1 67/15- محاسبه شد. همچنین میزان انرژی آزاد گیبس (ΔG°) منفی محاسبه گردید که بیانگر خودبه خودی و گرمازا بودن فرآیند جذب سطحی می باشد. واجذب دمایی تولوین از جاذب پس از سه آزمایش 77% حاصل شد.

با توجه به نتایج این مطالعه می توان از چارچوب فلز-آلی میکروپروس مس بدلیل ارزان بودن، دسترسی بالا، ظرفیت جذب بالا و واجذب دمایی مناسب در شرایط عملیاتی مختلف برای جذب سطحی تولوین استفاده نمود.