بررسی نانوجاذب‌های شبه‌هیدروتالسیت دارای روی و منیزیم در جذب و واجذب بُر از محیط آبی

Abstract

سابقه و هدف: بُر، یکی از عناصر کم‌‌مصرف مورد نیاز گیاهان است. غلظت زیاد این عنصر در آب‌‌های کشاورزی، خصوصاً در مناطق خشک و نیمه‌‌خشک، سبب بروز سمیت در گیاهان کشت‌‌شده در این مناطق می‌‌گردد. روش‌‌های مختلفی برای کاهش غلظت بُر در آب و خاک پیشنهاد شده است که روش جذب سطحی از مهمترین آنها به حساب می‌‌آید. در طی سال‌‌های اخیر، استفاده از انواع هیدروکسیدهای لایه‌‌ای دوگانه (LDHs) یا ترکیبات شبه‌‌هیدروتالسیت ، به عنوان جذب‌‌کننده‌‌های آنیونی از محلول‌‌های آبی، مورد توجه خاص قرار گرفته است. از مهمترین دلایل موثر در استفاده از جاذب‌‌ها، مقرون به صرفه‌‌بودن است. حال اگر علاوه بر راندمان بالای جذب، قابلیت استفاده مجدد نیز وجود داشته باشند، به صورت کاربردی و در سطوح وسیع قابل استفاده خواهد بود. لذا با توجه به این نکات، علاوه بر سنجش قابلیت جذب بُر توسط انواع LDH، کیفیت واجذب بُر نیز مورد ارزیابی قرار گرفت؛ چرا که در قابلیت استفاده مجدد از آن نقشی بسزا دارد. مواد و روش‌ها: در این تحقیق دو نوع هیدروکسید لایه‌ای دوگانه، با انواع مختلف فلزات (منیزیم- آلومنیوم و روی- آلومنیوم) در ابعاد نانومتر و با استفاده از روش هم‌رسوبی تهیه شد و در شرایط آزمایشگاهی، خصوصیات جذب سطحی هر کدام به منظور خروج عنصر بُر از آب مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخصات شبه‌هیدروتالسیت‌ها توسط روش‌های آنالیز شیمیایی پراش اشعهی X (XRD)، تبدیل فوریهی مادون قرمز FTIR، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس EDS تعیین شد. تمایل این مواد برای جذب گونههای مختلف بُر در محلول، تحت اثر pH ، زمان تماس ، مقدار مادهی جذبکننده و غلظت بُر محلول (همدماهای جذب سطحی لانگ مویر و فروندلیچ) بررسی شد. یافتهها: با توجه به خصوصیات بافری LDHها، خروج بُر از محلول تحت تاثیر pH اولیه و نهایی محلول نبود. بیشترین مقدار بُر جذبشده توسط Mg-Al-LDH و Zn-Al-LDH، به ترتیب در 10 و 20 دقیقه اول اتفاق افتاد. زمان تعادل لازم برای جذب بُر از محلول آبی در مورد هر دو نوع LDH، 80 دقیقه تشخیص داده شد. ظرفیت جذب بُر در محدودهی مقادیر آزمایشی (5-5/0گرم در لیتر) روند افزایشی داشت و با استفاده از مقدار 5 گرم در لیتر Mg-Al-LDH و Zn-Al-LDH به ترتیب، 52 و60 درصد از بُر اولیهی محلول خارج شد. دادهها با همدماهای جذب سطحی مدل لانگمویر که از انواع همدماهای L-Type هستند، تطابق داشت که نشان میدهد، B(OH)4- به صورت ترجیحی روی مواد شبههیدروتالسیت جذب شده است. Zn-Al-LDH با بیشترین مقدار جذب 3 میلیگرم در گرم دارای توانایی بیشتری برای جذب بُر نسبت به Mg-Al-LDH (با بیشترین مقدار جذب 48/2 میلیگرم در گرم) بود. از طرفی واجذب بُر از Zn-Al-LDH توسط محلول 200 میلیگرم در لیتر نیترات سدیم بیشتر از Mg-Al-LDH بود.نتیجهگیری: استفاده 5/0 گرم از هر یک از شبههیدروتالسیتها در یک لیتر آب آلوده به بُر با غلظت 2 میلیگرم در لیتر، غلظت بُر را به کمتر از 5/0 میلیگرم در لیتر یعنی حد توصیه شدهی سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای آبهای شرب، کاهش داد. . هر دو نوع LDH برای خروج عنصر بُر از محلولهای آلوده قابلیت بالایی دارند؛ ولی با هدف استفاده مجدد از جاذب و بالتبع «مقرون به صرفه بودن آن»، نانوجاذب Zn-Al-LDH به دلیل جذب و واجذب بالاتر از نانوجاذب Mg-Al-LDH، قابلیت کاربردی بهتری می تواند داشته باشد.

Keywords

• بُر
• هیدروکسیدهای لایهای دوگانه
• جذب
• واجذب
• ایزوترم