25826

سنتز هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي از دراس ثانويه آلومينيوم با هدف جذب سطحي آرسنيك

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- فرايندهاي جداسازي

1397

1400/8/30

علي اله وردي - رضا نوروزبيگي

مصطفي مهين روستا

دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز

ساليانه ميليون‌ها تن دراس ثانويه‌ي آلومينيوم توسط صنعت ذوب آلومينيوم در جهان توليد مي‌شود. دفع و بازيافت اين مقدار دراس ثانويه‌ي آلومينيوم به‌عنوان يك پسماند خطرناك صنعتي، يك مسئله‌ي جهاني است، طوري كه يافتن راه‌كارهاي بازيافت مناسب ضروري است. هدف اين پژوهش بهره بردن از اين پسماند به‌منظور استحصال آلومينيوم از دراس ثانويه آلومينيوم به‌منظور سنتز هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي براي جذب سطحي آرسنيك بوده است. فرآيند استحصال، يك فرآيند سه مرحله‌اي شامل فروشويي اسيدي، ترسيب بازي و صاف كردن است. سديم آلومينات استحصال¬ شده به‌عنوان پيش‌ماده حاوي يون آلومينيوم در مرحله سنتز هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي Fe-Al با روش هم¬رسوبي استفاده شد. تاثير پارامترهاي pH، مدت زمان پيرسازي و نسبت¬مولي كاتيون دوظرفيتي به كاتيون سه¬ظرفيتي نيز بررسي شد و نشان داد در 7 pH= و مدت¬زمان پيرسازي h 12 و نسبت¬مولي كاتيون دوظرفيتي به سه ظرفيتي 3 نمونه بهينه سنتز شد. آزمون‌هاي مشخصه‌يابي نشان داد كه سنتز موفقيت‌آميز بوده و هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي، داراي ضخامت بين لايه‌اي Å 5/7، مساحت سطح ويژه‌ي m2/g 145 و حجم حفرات cm3/g 57/0است. هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي به‌دست‌آمده براي جذب سطحي آرسنيك از محلول آبي استفاده شد. نتايج نشان داد كه مقدار آرسنيك جذب‌شده توسط هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي در شرايط دماي اتاق، مقدار جاذب g/l 5/0، 7pH= و غلظت اوليه‌ي آرسنيك μgL^(-1)80، معادل با mg/g 144/0 است. جذب آرسنيك از طريق سازوكارهاي جذب شيميايي و نفوذ رخ مي‌دهد. با توجه به نتايج حاصل‌شده مي‌توان از نانو جاذب هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي Fe-Al براي حذف آرسنيك از آب آشاميدني استفاده كرد كه در مدت‌زمان 40 دقيقه مي‌تواند ميزان آرسنيك را به زير حد استاندارد برساند.

1400/10/17

Synthesis of layered double hydroxide from secondary aluminum dross for arsenic adsorption

11/21/2022 12:00:00 AM

Millions tons of secondary aluminum dross are produced annually by the aluminum smelting industry in the world. Disposal of this amount of aluminum secondary aluminum as a hazardous industrial waste is a global issue, so finding appropriate recycling solutions is essential. The aim of this study was to utilize this waste to extract aluminum from secondary aluminum dross to synthesize layered double hydroxide for arsenic adsorption purpose. The extraction process was a three-step process involving acid leaching, precipitation, and filtration. The extracted sodium aluminate was used as an aluminum precursor in the synthesis of Fe-Al layered double hydroxide via co-precipitation method. The effect of pH, aging time and the molar ratio of divalent cations to trivalent cation parameters was also investigated and showed that at pH = 7 and aging time of 12 h and the molar ratio of divalent cation to trivalent 3 optimal samples were synthesized. Characterization tests showed that the synthesized layered double hydroxide had an interlayer space of 7.5 Å, a specific surface area of 145 m2/g and a pore volume of 0.57 cm3/g. The resulting layered double hydroxide was then used to adsorb arsenic from the aqueous solutions. The results showed that the amount of arsenic adsorbed by the layerd double hydroxide at room temperature, the adsorbent amount of 0.5 g/l, pH=7 and the initial arsenic concentration of 80 μgL-1 was 0.144 mg/g. Arsenic adsorption occurs through chemical adsorption and diffusion mechanisms. According to the results, the Fe-Al layered double hydroxide nanosorbent can be used to remove arsenic from drinking water below the standard level after a duration of 40 min.