توصيفگر ها :
جذب سطحي , هيدروكسي‌آپاتيت , داربست , حذف مس , تاگوچي
چكيده فارسي :
چكيده
فلزات سنگين موجود در پساب‌ها از مهم‌ترين آلاينده‌هاي زيست محيطي هستند. اخيراً تلاش‌هاي بسياري براي حذف اين آلاينده‌هاي مضر توسط جاذب‌هاي طبيعي و مقرون به صرفه صورت گرفته است. در اين پژوهش كاربرد هيدروكسي‌آپاتيت مشتق شده از استخوان گوساله به سه حالت پودر هيدروكسي‌آپاتيت، نانوپودر هيدروكسي‌آپاتيت و داربست شكل‌دهي شده هيدروكسي‌آپاتيت به منظور حذف مس از محلول‌هاي آبي به روش جذب سطحي ناپيوسته بررسي شده‌است. به اين منظور تأثير عواملي نظيرمقدار جاذب، غلظت جذب شونده وpH اوليه محلول بر درصد حذف، توسط روش طراحي آزمايش تاگوچي مورد مطالعه قرار گرفت. مقدار بهينه پارامترها مطابق نتايج براي درصد حذف 100 و به ازاي حجمml 150 از محلول براي پودر هيدروكسي‌آپاتيت، pH برابر 3، غلظت اوليه مسppm 32/67 و مقدار جاذب g 37/1 و براي نانوپودر هيدروكسي‌آپاتيت،pH برابر 3، غلظت اوليه مسppm 77/126 و مقدار جاذب g 41/1 تعيين شد. داده‌هاي تعادلي در هر دو نمونه پودر با مدل ايزوترم لانگموير مطابقت داشت. حداكثر ظرفيت جذب برطبق اين مدل براي پودر هيدروكسي‌آپاتيت و نانوپودر هيدروكسي‌آپاتيت به ترتيب مقدار mg/g 08/19 و mg/g 26/23 به دست آمد. سينتيك جذب پودر هيدروكسي‌آپاتيت تطابق بهتري با مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم داشت. مطالعات ترموديناميكي نيز نشان داد كه فرآيند جذب در هر دو نمونه پودر گرماده و خود‌به‌خودي بود. در يك سري آزمايش مقايسه‌اي در شرايط يكسان، درصد حذف حاصل شده در pH برابر 4، غلظت اوليه مس ppm50 و مقدار جاذب g 5/1 براي جاذب‌هاي نانوپودر هيدروكسي‌آپاتيت، پودر هيدروكسي‌آپاتيت و داربست هيدروكسي‌آپاتيت به ترتيب، 67/99، 77/97 و 8/83 درصد بود. براساس اين نتايج شكل‌دهي پودر كاهش بسيار زيادي در درصد حذف به وجود نمي‌آورد، اما كاربرد جاذب را بسيار آسان مي‌سازد.
كلمات كليدي: جذب سطحي، هيدروكسي‌آپاتيت، داربست، حذف مس، تاگوچي
چكيده انگليسي :
Abstract
Wastewater containing heavy metals is one of the most important environmental pollutants. Recently, many efforts have been made to remove these pollutants using natural and low cost absorbents. In this study, the application of hydroxyapatite derived from cow bone was investigated in three cases: as hydroxyapatite powder, Nano hydroxyapatite powder and hydroxyapatite scaffold for copper removal from aqueous solution by batch absorption. For this purpose The effect of adsorbent dose, absorption concentration, and initial pH solution on removal percentage was studied by Taguchi design. The optimal amount of parameters were determined based on the results of the 100 removal percentage of copper and the volume of 150 ml of the solution with hydroxyapatite, pH=3, the initial concentration of copper 67.32 ppm, and the adsorbent dose of 1.37 g, as well as for Nano powder hydroxyapatite, pH=3, the initial concentration of copper 126.77 ppm, and the adsorbent dose of 1.41 g. The equilibrium data in both powder samples corresponded to the Langmuir isotherm mode. According to this model, the maximum absorption capacity of hydroxyapatite powder and hydroxyapatite powder was 19.08 mg/g and 23.26 mg/g, respectively. In both samples, the data were fitted better with the pseudo-second order kinetic model. The thermodynamic parameters also indicated that it was a spontaneously exothermic reaction. In a series of comparative tests in the same conditions,The percentage of removal obtained in conditions of pH=4, initial concentration of copper 50 ppm, and absorbent dose of 1.5 g for the adsorption of hydroxyapatite powder, Nano hydroxyapatite powder, and hydroxyapatite scaffold, respectively, has been 99.67, 97.77, and 83.8 percent. Based on these results, the formation of powder does not increase much in the percentage of removal, but it makes absorbent application very easy.
Keywords: Adsorption, Hydroxyapatite, Scaffold, Copper removal, Taguchi
