سينتيك، ترموديناميك و سازوكار جذب يون‌هاي اورانيم (VI) از محلول‌هاي آبي با استفاده از هيدروكسيد لايه‌اي دوگانه‌ي منيزيم- آلومينيم

Kinetic, Thermodynamic and Adsorption Mechanism of Uranium (VI) Ions from Aqueous Solutions Using Mg/Al Layered Double Hydroxide

هيدروكسيد لايه ­اي دوگانه ي منيزيم- آلومينيم (3:1LDH Mg/Al;) با روش هم ­رسوبي ساخته شد و براي جذب اورانيم از محلول­ هاي آبي مورد استفاده قرار گرفت. اثر پارامترهاي محيطي مختلفي مانند pH، غلظت اورانيم (VI)، زمان تماس و دما بر فرايند جذب مورد بررسي قرار گرفت. بيشينه ظرفيت جذب (1-mg g 99) در 3 pH رخ مي­دهد و با افزايش pH به بالاتر از 5/6 به دليل تشكيل كمپلكس­ هاي كربناته­ ي اورانيل كاهش مي ­يابد (1-mg g 69). پارامترهاي ترمودينامكي (0ΔH، 0ΔS و 0ΔG) مشخص كرد كه فرايند جذب اورانيم (VI) بر روي LDH گرماگير و خود به خودي است. در pHهاي پايين­تر از 5/6، سازوكار غالب جذب اورانيم احتمالاً تشكيل كمپلكس ­هاي سطحي درون- كره ­اي با گروه­ هاي OH در سطح LDH است، در حالي كه در pHهاي بالاتر از 5/6 تشكيل كمپلكس­ هاي سطحي برون- كره ­اي و تبادل با يون­ هاي -3NO در شبكه­ ي LDH غالب است. بر اساس داده ­هاي به دست آمده، LDH ماده ­اي بسيار مناسب براي جذب يون­ هاي اورانيم از محلول­ هاي آبي در بازه­ ي گسترده ­اي از pH است.

Layered double hydroxide (Mg/Al; 3:1) was synthesized by co-precipitation method and used to adsorb uranium from aqueous solutions. Various environmental parameters such as contact time, pH, initial uranium concentration and temperature were investigated. The maximum adsorption capacity occurred at pH=3 (99 mg/g). The adsorption of U(VI) onto LDH decreased with increasing pH at pH>6.5, because of the formation uranyl carbonate complexes (69 mg/g). The thermodynamic parameters (i.e., ΔH0, ΔS0 and ΔG0) indicated that the adsorption process of U(VI) on LDH was an endothermic and spontaneous process. At pH<6.5, the probable mechanism of adsorption of U(VI) was governed by inner-sphere surface complexation with OH groups on LDH surfaces, while the dominant mechanism at pH>6.5 was inner-sphere surface complexation and ion exchange with NO3¯. Based on the experimental results, LDH is a very suitable material for the removal of U(VI) ions from aqueous solutions in a wide range of pH.