جذب سرب از محلول آبی با استفاده از کامپوزیت نانوساختار سیلیکا ائروژل/زئولیت ZSM-5

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی / دانشگاه صنعتی سهند

2 دانشگاه صنعتی سهند

10.22034/ijche.2022.351399.1222

چکیده

در این مطالعه، دو جاذب زئولیت ZSM-5 و سیلیکا ائروژل سنتز شد و سپس از یک رویکرد ساده، قابل تکرار و اقتصادی برای بارگذاری نانوذرات سیلیکا ائروژل بر روی ساختار تابوت مانند زئولیت ZSM-5 استفاده کردیم. بدین ترتیب سه جاذب کامپوزیت با درصدهای متفاوت تهیه شدند. ویژگی جاذب‌ها با آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، اسپکترومتری مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، مساحت سطح ویژه (BET-BJH) و پتانسیل زتا مشخص شدند. با مقایسه عملکرد هر سه جاذب، کامپوزیت سیلیکا ائروژل (75%)/زئولیت (25%) به عنوان جاذب بهینه تعیین شد. سپس از این جاذب جهت جداسازی یون سرب از محلول آبی استفاده شد. ظرفیت جذب اشباع برای یون سرب mg/g 2/476 به‌دست آمد. برای به دست آوردن بهترین مدل ایزوترم و سینتیک از توابع خطا و ضرایب رگرسیون بویژه آزمون کای دو (χ2) و مجموع مربعات خطا (SSE) استفاده شد. با توجه به بررسی‌های ایزوترم جذب، داده‌ها ‌بخوبی با مدل‌ ایزوترم تمکین مطابقت داشت. مدل سینتیک شبه مرتبه دوم نیز تناسب بهتری با داده‌های آزمایشگاهی داشت. انرژی فعال‌سازی برای سرب kj/mol 31/11 محاسبه شد. این مقادیر نشان می‌دهد که جذب فیزیکی رخ داده است. نتایج نشان می‌دهد که کامپوزیت سیلیکا ائروژل/ زئولیت ZSM-5 جاذب مناسبی برای حذف آلاینده‌های مختلف (مانند فلزات سنگین) در سیستم های آبی است. لذا، این جاذب ممکن است در مقیاس بزرگتر برای جذب انواع آلاینده‌ها استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Adsorption of lead from aqueous solution using nanostructured silica aerogel/zeolite ZSM-5 composite

نویسندگان [English]

  • Hasan Abedpour 1
  • J. S. Moghadas 2
  • Reza Alizadeh 2
1 Chemical Engineering Faculty / Sahand University of Technology / Tabriz / IRAN
2 Sahand University of Technology
چکیده [English]

In this study, three composite adsorbents with different percentages zeolite ZSM-5 and silica aerogel, were synthesized. The adsorbents were characterized by FESEM, XRD, FTIR, BET-BJH, and zeta potential. By comparing the performance of the zeolite ZSM-5 (25)/silica aerogel (75) adsorbent as an optimal adsorbent and other inexpensive adsorbents, it was observed that the adsorbent studied in this experiment has good adsorption efficiency. The saturated adsorption capacity reached 476.2 mg/g for Pb+2. To obtain the best isotherm and kinetic model, error functions and regression coefficients, especially the Chi-square test (χ2) and sum square error (SSE), were used. The findings fit well with Temkin isotherm models, according to the adsorption isotherm investigations. The kinetic data for the pseudo-second-order kinetic model exhibited a high correlation coefficient and a low error function. The activation energies for lead were and 11.31 kJ/mol, respectively. These values indicate that physical adsorption has occurred. The Com3 absorbent was separated from the wastewater and reused after recovery. This feature caused the adsorbent to have a strong adsorption ability, so the adsorption process was performed in five cycles. FTIR and EDX analyses were performed to confirm the adsorption of heavy metals by the adsorbent. The results show that the zeolite ZSM-5/silica aerogel composite is a suitable adsorbent for the removal of various toxins (such as heavy metals) in aqueous systems that contain an adsorbate. As a result, the new zeolite ZSM-5/silica aerogel composite may be used on a larger scale as a material to absorb a variety of contaminants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zeolite ZSM-5
  • Silica aerogel
  • Nano-composite
  • Lead (II)
  • Adsorption
  • Isotherm
مهندسی شیمی ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 22 شهریور 1401

فایل ها

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار