بررسي كارايي هيدروكسيد لايه‌اي منيزيم-آلومينيوم سنتز شده جهت حذف يون كلريد از پساب سرب و روي انگوران زنجان

Investigation of the Adsorption Efficacy in Removal of Chloride Ions by Synthesized magnesium–aluminum hydroxide from Zanjan Lead &Zinc Industry wastewater

زمينه و هدف: آنيون‌هاي خورنده در پساب‌هاي صنعتي مي‌توانند مشكلات عديده‌اي را به لحاظ محيط زيستي و اقتصادي به همراه داشته باشند. در اين مطالعه هيدروكسيد لايه‌اي منيزيم و آلومينيوم با بار اضافي مثبت سنتز شد و جهت جذب يون‌هاي كلريد از پساب سرب و روي انگوران زنجان مورداستفاده قرار گرفت. مواد و روش‌ها: جهت سنتز، نيترات منيزيم (Magnesium Nitrate) و نيترات آلومينيوم (Aluminum Nitrate) با نسبت مولي4 مخلوط شدند. ماده بلورين سنتز شده با آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي به همراه طيف‌سنجي پراش انرژي، طيف‌سنجي مادون‌قرمز و اندازه‌گيري پتانسيل زتا سطح جاذب موردبررسي قرار گرفت. يافته‌ها: نتايج پراش اشعه ايكس ساختار لايه‌اي هيدروكسيد منيزيم-آلومينيوم را تاييد كرد كه قبل و بعد از جذب تفاوت چنداني به لحاظ ساختار بلورين ايجاد نشده و تنها فاصله بين لايه‌ها تغيير پيداكرده است. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي متراكم شدن جاذب بعد از جذب يون كلريد را نشان داد و همچنين طيف‌سنجي پراش انرژي وجود يون‌هاي كلريد و ترسيب يون كلسيم بعد از جذب را تائيد نمود. اندازه‌گيري زتا پتانسيل، بار مثبت سطح جاذب را تاييد كرد. يافته‌هاي حاصل از جذب نشان دادند كه با توجه به اينكه جذب از طريق برقراري برهمكنش ميان بار مثبت اضافي در لايه‌هاي جاذب و آنيون موجود صورت مي‌گيرد ميزان جذب و حذف يون كلريد از پساب به وجود اين بار اضافي بستگي دارد. مطالعات ايزوترم جذب تطابق داده‌هاي تجربي با مدل لانگموير را نشان داد كه نشان‌دهنده وجود برهمكنش ميان جاذب و جذب‌شونده است و حداكثر ظرفيت جذب براي نسبت Mg/Al برابر با 4 در دماي C°60 mg/g 8/153 تعيين شد. مرحله تعيين‌كننده سرعت مرحله برقراري برهمكنش ميان يون‌هاي كلريد و هيدروكسيد لايه‌اي آلومينيوم-منيزيم تعيين شد. نتايج نشان دادند با افزايش ميزان جاذب از 5/1 تا 5/4 گرم ميزان جذب افزايش مي‌يابد و زمان تعادل از 90 دقيقه در 5/1 گرم جاذب به 4 ساعت در 5/4 گرم افزايش مي‌يابد. درنهايت مطالعات ترموديناميكي خود به خودي بودن فرايند جذب و قوي‌تر شدن برهمكنش ميان جاذب و جذب‌شونده با افزايش دما را نشان داد. نتيجه‌گيري: حذف يون كلريد از طريق تثبيت آن در لايه‌هاي هيدروكسيد آلومينيوم-منيزيم مي‌تواند راهكار خوبي جهت كاهش يون كلريد از پساب صنعتي سرب و روي زنجان باشد زيرا كه كلريد هيدروكسيد آلومينيوم-منيزيم به‌دست‌آمده نسبت به يون كلر اضافي نفوذناپذير بوده و مي‌تواند به‌عنوان ملات ساختماني در سازه‌هاي دريايي به‌خوبي استفاده شود.

Background and Purpose: The presence of corrosive anions in industrial wastewater can have many environmental and economic problems. Materials and methods: In this study, layered magnesium–aluminum oxide was synthesized which has an extra positive charge and was used for adsorption of chloride ions from waste-water of lead and zinc industry. Results: The synthesized crystalline material was investigated by X-ray diffraction spectroscopy, Scanning electron microscopy- energy dispersive spectroscopic analysis. X-ray diffraction spectroscopy results showed that there was no difference in the crystalline structure before and after chloride ion adsorption. Scanning electron microscopy- energy dispersive spectroscopic analysis showed the condensation of adsorbent after chloride ions adsorption and EDX analysis confirmed the presence of chloride and precipitation of Ca2+ ions after adsorption. Measurement of zeta-potential for synthesized layered magnesium–aluminum hydroxide confirmed the positive surface charge. Isotherm studies have shown the compatibility of experimental data with the Langmuir model, which indicates the interaction between adsorbent and chloride ions, the maximum adsorption capacity for the synthesized adsorbent with Mg / Al ratio of 4 was determined 153.8 mg/g at 60 ° C. The obtained values showed the intercalation rate follows pseudo-second-order. The experimental data confirmed adsorption capacity has been increased with increasing the adsorbent dosage from 1.5 to 4.5 gr and the equilibrium time increased from 90 min. to 4 h from 1.5 g adsorbent to 4.5 g. Thermodynamic studies revealed the adsorption occurs spontaneously and positive entropy changes indicated strengthening the interaction between adsorbent and chloride ions with increasing the temperature from 25 to 60°C. Conclusion: Finally, it can be concluded synthesized double layered Al-Mg hydroxide can be a good candidate to reduce chlorine ions from lead and zinc Industry wastewaters.