رفتارهاي سينتيكي و كينتيكي نانوذره SiO2در جذب اسيد هيوميك از محيط هاي آبي-بررسي موردي آب سد علويان

Kinetics and Isothermic Behavior of SiO2 Nanoparticles in Removal of Humic Acid from Aqueous Solutions: a case study on the Alavian Dam in Maragheh City, Iran

مقدمه: مواد هيوميكي در آب شرب با كلر واكنش داده و تركيبات سرطان­زا را تشكيل مي­دهد. فرآيند جذب به علت اقتصادي و ساده بودن براي حذف آلاينده­ها توجه زيادي را به خود جلب كرده است. اين تحقيق با هدف بررسي مطالعه سينتيك و ايزوترم جذب اسيد هيوميك توسط نانو ذره سيليكون در آب انجام گرفت. روش‌ها: اين تحقيق يك مطالعه تجربي است كه بر روي نمونه سينتيك و سپس بر روي نمونه واقعي آب سد علويان شهرستان مراغه انجام گرفت. اثر پارامترهاي pH، مقدار جاذب و زمان­هاي مختلف بر روي حذف اسيد هيوميك مورد بررسي قرار گرفت. به منظور درك بهتر فرآيند جذب، ايزوترم­ها، سينتيك جذب و انرژي گرمايي بررسي شد. براي تـجزيه و تحليل داده­ها از نرم افزار SPSS نسخه 16 و روش­هاي آماري رگرسيون و ضريب همبستگي پيرسون استفاده شد. نتا‌يج: بيشترين درصد حذف اسيدهيوميك در4=pH، و زمان ماند10دقيقه و كاربرد مقدار جاذب 25/0گرم در ليتر براي محلول­هاي سنتتيك و واقعي به ترتيب با راندمان4/88% و7/86% به دست آمد. همچنين جذب اسيد هيوميك از ايزوترم لانگمير و سرعت آن از سينتيك درجه دوم تبعيت مي­كرد. ظرفيت بيشينه جاذب با استفاده از مدل لانـگمير برابر با 56/1 ميلي­گرم بر ليتر تعيين شد. در اين مطالعه، مقدار عددي RL برابر 1/0 نشان دهنده جذب مطلوب اسيدهيوميك با نانو ذره سيليكون است. مطالعه ترموديناميكي صورت گرفته روي جذب اسيد هيوميك نشان داد كه فرآيند جذب اسيد هيوميك بر روي نانو ذره سيليكون، گرمازا و خود به خودي است. بحث و نتيجه‌گيري: جذب اسيدهيوميك با استفاده از نانو ذره سيليكون به غلظت اوليه مواد واكنش دهنده بستگي داشته و هرچه غلظت اوليه افزايش يابد، زمان كمتري براي انجام واكنش­ها مورد نياز مي­باشد. اين روش، روشي مطلوب براي حذف اسيد هيوميك است.

Background: Humic substances in drinking water react with chlorine and form carcinogenic compounds. The adsorption process, as a simple and cost-effective process, has attracted great attention in pollutant removal. The aim of this research was kinetic and isotherm study of humic acid adsorption by silicon nanoparticles in water. Methods: This experimental study was conducted on a synthetic and then a real water sample collected from Alavian Dam in Maragheh city. The effects of pH, absorbent amount and time on the removal of humic acid were evaluated. In order to get a better insight into the process of adsorption, the adsorption kinetic and equilibrium isotherm and thermal energy were determined. Data analysis was performed through SPSS16 and using regression and Pearson coefficient of correlation. Results: The highest percentage of Humic acid adsorption was observed at pH=4, retention time of 10 minutes and absorbent amount of 0.25 g/L with removal efficiency of 88.4% and 86.7% for synthetic and real samples respectively. Meanwhile, the removal of humic acid followed Langmuir isotherm and its rate followed the second order kinetic model. Optimal capacity of adsorbent was 1.56 mg/g based on Langmuir model. The obtained RL (0.1) shows efficient silicon nanoparticles adsortion capacity in humic acid removal. Thermodynamic study showed that humic acid adsorption on silicon nanoparticle is a spontaneous and thermal process. Conclusion: The adsoption of humic acid by nanoparticles depends on the initial concentration of the compounds and as the initial concentration increases the adsorption time decreases. This is an appropriate method for eliminating humic acid.