مطالعه و بررسی رفتار جذبی اورانیم بر روی جاذب هیبریدی ساخته شده برپایه‌ی استانیک تنگستومولیبدوفسفات و SBA-15- کروی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده‌ی مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

رفتار جذبی اورانیم در محلول­های آبی بر روی یک جاذب هیبریدی ساخته شده بر پایه­ی نانوذرات مزوحفره­ی سیلیکای کروی (SBA-15)  و جاذب معدنی استانیک تنگستومولیبدوفسفات (TWMP) تحت شرایط محیطی مورد بررسی تجربی قرار گرفت. جاذب­ ساخته شده (SBA-15-TWMP) با استفاده از تکنیک­های پراش پرتو ایکس، گرماوزنی، تبدیل فوریه­ی زیرقرمز و جذب و واجذب نیتروژن
مشخصه­یابی شد. نتایج به دست آمده، تثبیت جاذب معدنی TWMP بر روی SBA-15  کروی را تأیید نمود. هم­چنین نتایج آزمایش­های جذب نشان داد که میزان جذب اورانیم بر روی SBA-15-TWMP به شدت متأثر از غلظت یون هیدرونیم، زمان تماس و غلظت اولیه­ی یون اورانیل است. مقدار ضریب همبستگی رگرسیون خطی محاسبه شده دلالت بر تطابق خوب داده­های جذبی با مدل هم­دمای لانگمویر دارد. مقدار به دست آمده برای RL نیز مطلوب بودن فرایند جذب و مطابقت آن با مدل لانگمویر را اثبات می­کند. مقدار E محاسبه شده با استفاده از مدل دوبینین- رادشکویچ نشان داد که فرایند جذب فیزیکی است. هم­چنین رفتار سینتیک جذب اورانیم به خوبی با معادله سرعت شبه مرتبه­ی دوم مطابقت دارد. بیشینه­ی ظرفیت جذب اورانیم (193.6 mg.g-1)  بر روی جاذب ساخته شده حاکی از آن است که این جاذب توانایی بالایی در جذب و حذف یون اورانیل از پساب­ها را دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Studies on the adsorption behavior of uranium onto a synthesized hybrid material based on the spherical SBA-15 and tin tungstomolybdophosphate

نویسندگان [English]

  • H Aghayan
  • R Yavari
  • H Ghasemi
  • T Yousefi
چکیده [English]

In the present work, a hybrid material, as an adsorbent based on a mesoporous silica nanoparticle Sainta Barbara Amorphous-15 (SBA-15) and inorganic adsorbent, tin tungsto-molybdo-phosphate (TWMP), was synthesized for the investigation of adsorption behavior of uranium in aqueous solution under ambient conditions. The synthesized hybrid was characterized by the X-ray diffraction, Fourier transfer infra-red, thermogravimetry, and N2 adsorption-desorption analysis. The obtained results confirm that TWMP has been immobilized on SBA-15 very well. Furthermore, the experimental results show that uranium adsorption on the hybrid is strongly influenced by the hydronium ion concentration, contact time, and initial concentration of uranium. The values of the calculated correlation coefficients of the linear regressions (R2) indicate that, the adsorption data are fitted by the Langmuir isotherm model very well. The obtained amount of RL (0.1) shows that the adsorption process is favorable. The amount of E obtained by the Dubinin-Radushkevich model, suggests that the predominant reaction mechanism is a physisorption process. Kinetic data of adsorption indicate that the adsorption process can be described by the pseudo second-order reaction rate model. Finally, the obtained maximum adsorption capacity of uranium (193.6 mg.g-1) on hybrid, indicates that the prepared material is a perfect candidate for the adsorption and removal of the uranium from wastewater.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Uranium
  • Hybrid adsorbent
  • Spherical SBA-15
  • Tin Tungstomolybdophosphate
  • Adsorption
 

 

Z. Yi, J.S. Xu, M.S. Chen, W. Li, J. Yao, H.L. Chen, F. Wang, J. Radioanal. Nucl. Chem. 298,  955–961 (2013).

  • N.F. Tawfiq, L.T. Ali, H.A. Al-Jobouri, J. Radioanal. Nucl. Chem., 295, 671–674 (2013).

  • Z.B. Zhang, X.F. Yu, X.H. Cao, R. Hua, M. Li, Y.H. Liu, J. Radioanal. Nucl. Chem., 301, 821–830 (2014).

  • A. Mellah, S. Chegrouche, M. Barkat, Hydrometallurgy, 85, 163–171 (2007).

  • D. Renata, C. Vlado, B. Marko, Chem. Acta. 78, 575-580 (2005).

  • K. Kiegiel, A. Abramowska, P. Biełuszka, G. Zakrzewska-Kołtuniewicz, S. Wołkowicz, J. Radioanal. Nucl. Chem., 311, 589–598 (2017).

  • S.S. Kumar, P.S. Dhami, S.C. Tripathi, A. Dakshinamoorthy, Hydrometallurgy, 95, 170–174  (2009).

  • Z. Wang, S.W. Lee, J.G. Catalano, J.S. Lezama-Pacheco, J.R. Bargar, B.M. Tebo, D.E. Giammar, J. Environ. Sci. Technol., 47, 850−858 (2013).

  •  Z. Zhang, Y. Liu, X. Cao, P. Liang, J. Radioanal. Nucl. Chem., 295, 1775–1782 (2013).

  •  D. Guojian, L. Tonghuan, W. Wangsuo, Y. Yang, J. Radioanal. Nucl. Chem., 295, 2193–2201 (2013).

  •  Z. Yi, J. Yao, H. Chen, F. Wang, Z. Yuan, X. Liu, J. Environ. Radio, 154, 43-51 (2016).

  •  S. Aytas, B. Izmir, H. Sezer, Sep. Sci. Tech., 52, 1-12 (2017).

  •  J. Shen, A. Schafer, Chemosphere., 117, 679–691 (2014).

  •  N. Asadollahi, R. Yavari, H. Ghanadzadeh, J. Radioanal. Nucl. Chem., 303, 2445–2455 (2015).

  •  D.M. Singer, H. Guo, J.A. Davis, Chem. Geol., 390, 152-163 (2014).

  •  K. Vidya, N.M. Gupta, P. Selvam, Mat. Res. Bull., 3, 2035-2048 (2004).

  •  M. Anbia, K. Kargosha, S. Khoshbooei, Chem. Eng. Res. Des., 93, 779-788 (2015).

  •  J. Jung, J.A. Kim, J.K. Suh, J.M. Lee, S.K. Ryu, Wat. Res., 35, 937-942 (2001).

  •  G. Lee, H.K. Youn, M.J. Jin, W.J. Cheong, W.S. Ahn, Micropor. Mesopor. Mat., 132, 232-238 (2010).

  •  W. Zhu, X. Li, D. Wu, J. Yu, Y. Zhou, Y. Luo, K. Wei, W. Ma, Micropor. Mesopor. Mat., 222, 192-201 (2016).

  •  M. Ahmadi, R. Yavari, A.Y. Faal, H. Aghayan, J. Radioanal. Nucl. Chem., 310, 177–190  (2016).

  •  N. Azizi, M. Edrisi, Micropor. Mesopor. Mat., 240, 130–136  (2017).

  •  I.M. El-Nahhal, J.K. Salem, M. Selmane, F.S. Kodeh, H.A. Ebtihan, Chem. Phys. Lett., 667, 165-171 (2017).

  •  F.D. Kong, J. Liu, A.X. Ling, Z.Q. Xu, H.Y. Wang, Q.S. Kong, J. Power. Sources., 299, 170-175 (2015).

  •  X. Liu, L. Li, Y. Du, Z. Guo, T. Ong, Y.  Chen, S.C. Ng, Y. Yang, J. Chromatogr. A., 1216, 7767–7773 (2009).

  •  A. Katiyar, S. Yadav, P.G. Smirniotis, N.G. Pinto, J. Chromatogr. A., 1122, 13-21 (2006).

  •  K. Kosuge, N. Kikukawa, M. Takemori, Chem. Mater., 16, 4181–4186 (2004).

  •  Y. Ma, L. Qi, J. Ma, Y. Wu, O. Liu, H. Cheng, Colloids. Surf. A., 229, 1-8 (2003).

  •  A. Sayari, B.H. Han, Y. Yang, J. Am. Chem. Soc., 126, 14348-14349 (2004).

  •  H. Wan, L. Liu, C. Li, X. Xue, X. Liang, J. Colloid. Interf. Sci., 337, 420-426 (2009).

  •  L. Wang, T. Qi, Y. Zhang, J. Chu, Micropor. Mesopor. Mat., 91, 156-160  (2006).

  •  D. Zhao, J. Sun, Q. Li, G.D. Stucky, Chem. Mater., 12, 275-279 (2000).

  •  R. Yavari, S.J. Ahmadi, Y.D. Huang, A.R. Khanchi, G. Bagheri, J.M. He, Talanta., 77, 1179-1184 (2009).

  •  M.G. Marageh, S.W. Husain, A.R. Khanchi, Applied. Radiation. Isotopes., 50, 459-465  (1999).

  •  M.G. Marageh, S.W. Husain, A.R. Khanchi,  J. Radioanal. Nucl. Chem., 241, 139-143 (1999).

  •  N.J. Singh, S.N. Tandon, J. Radioanal. Nucl. Chem., 49, 195-203 (1979).

  •  H. Aghayan, F.A. Hashemi, R. Yavari, S. Zolghadri, Inter. J. Chem. Molec. Nucl. Mat. Metallu. Eng., 11, 426-531 (2017).

  •  H. Aghayan, A.R. Khanchi, T. Yousefi, H. Ghasemi, J. Nucl. Mat., 496, 207-214 (2017).

  •  K. Kosuge, N. Kikukawa, M. Takemori, Chem. Mater. 16, 4181–4186 (2004).

  •  J. Wei, Q. Yue, Z. Sun, Y. Deng, Chem. Int. Ed. 51, 6149-6153  (2012).

  •  W. Huixiong, Z. Mei, Q. Yixin, L. Haixia, Y. Hengbo, Chin. J. Chem. Eng. 17, 200-206  (2009).

  •  K. Sing, D. Everett, R. Haul, L. Moscou, R. Pierotti, J. Rouquerol, T. Siemieniewska, Pure. Appl. Chem. 57, 603–19 (1985).

  •  M. Chamack, S.R. Mahjoub, H. Aghayan, Chem. Eng. Res. Des. 94, 565-572 (2015).

  •  W. Guo, R. Chen, Y. Liu, M. Meng, X. Meng, Z. Hu, Z. Song, Colloids. Sur. A. 436, 693–703 (2013).

  •  Z. Karimi, A.R. Mahjoub, F. Davari Aghdam, J. Colloid. Interface. Sci. 337, 420–426 (2009).

  •  A. Tadjarodi, V. Jalalat, R. Zare-Dorabei, J. Nanostruct. 3, 477-482 (2013).

  •  H. Aghayan, A.R. Mahjoub, A.R. Khanchi, Chem. Eng. J. 225, 509–519 (2013).

  •  R. Yavari, S.J. Ahmadi, Y.D. Huang, G. Bagheri, Sep. Sci. Tech. 15, 3920–3935.

     

     S. Svilovi, D. Ruš, R. Aneti, Chem. Biochem. Eng. 22, 299–305  (2008).

  •  X. Chen, Information. 6, 14-22 (2015).

  •  A.O. Dada, A.P. Olalekan, A.M. Olatunya, O. Dada, J. Appl. Chem, 3, 38-45 (2012).   

  •  L.M. Camacho, S. Deng, R.R. Parra, J. Hazard. Mater, 175, 393–398  (2010).