کارایی فرایند فتوکاتالیستی با نانو ذرات سیلیکا در مقایسه با زیرکونیا در حذف نیکل دو ظرفیتی از محلول های آبی و تعیین شرایط بهینه حذف

سابقه و هدف: فلز سنگین نیکل در زمره آلاینده هایی است که از صنایع مختلف چون آبکاری، رنگ سازی، به محیط زیست وارد شده و مشکلات زیست محیطی ایجاد می کند. از این رو حذف آن حائز اهمیت می باشد. هدف از مطالعه حاضر، بررسی کارایی فرآیند فتوکاتالیستی توسط نانوذرات سیلیکاو زیرکونیا در حذف نیکل بود. مواد و روش ها: مطالعه کاربردی- بنیادی حاضر پس از ساخت فتوراکتور، کارایی نانوذرات سیلیکا و زیرکونیا در حذف نیکل، با تغییر متغییرهایی چون: مقدار نانوذره (gl ۵/۲- ۵/۰)، pH (۳، ۷، ۱۱)، غلظت نیکل و زمان تابش UV (۷۵- ۱۵ دقیقه) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش بر روی فاضلاب سنتتیک انجام و سپس با توجه به شرایط بهینه حاصله، بر روی نمونه واقعی فاضلاب دنبال شد. تعداد ۵۰ نمونه سنتتیک و ۱۰ واقعی آزمایش و ایزوترم جذب تعیین شد. آنالیز داده ها توسط نرم افزار SPSS صورت گرفت. یافته ها: نیکل، تحت شرایط بهینه(pH=۱۱)، مقدار۱g/L زیرکونیا، مقدار g/L ۵/۰ سیلیکا، با زمان تابش۳۰ دقیقه و مقدار mg/L ۵ نیکل سنتتیک) به طور ۱۰۰ درصد حذف شد. کارایی حذف نیکل با غلظت های mg/L۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰و ۲۵ در pH=۱۱ و مقدار۱g/L نانوذره زیرکونیا به ترتیب ۱۰۰، ۹۱، ۸۸، ۵/۸۷ و ۸۴ درصد و با مقدار gl ۵/۰ نانوذره سیلیکا به ترتیب ۱۰۰، ۱۰۰، ۹۰،۹۰و ۸۷ درصد بود. با توجه به ضریب تعیین(R۲)، ایزوترم فرندلیچ برای نانوذره زیرکونیا (۸۸۳/۰= R۲) و مدل لانگمویر برای سیلیکا(۹۴۹/۰= R۲) توصیف بهتری ارائه داد. استنتاج: افزایش مقدار نانوذرات، زمان تابش و pH و کارایی فرآیند فتوکاتالیستی حذف نیکل را به دلیل تولید رادیکال هیدروکسیل افزایش داد.. افزایش غلظت نیکل، به دلیل ممانعت از واکنش حفره های فوتونی و رادیکال های هیدروکسیل، کارایی فرآیند را کاهش داد. کارایی فرآیند فتوکاتالیستی جهت حذف نیکل از فاضلاب واقعی نسبت به حالتی که از محلول های سنتتیک استفاده شود، به مراتب کمتر بود که علت آن حضور دیگر مواد (سیانید و روی) در فاضلاب واقعی بود. با توجه به راندمان حذف نیکل از فاضلاب واقعی توسط نانوذره زیرکونیا ۶/۴۹ درصد و نانوذره سیلیکا)، ۵۶ درصد فرآیندهای فتوکاتالیستی مذکور قادر به حذف حدود ۵۰ درصد نیکل از فاضلاب واقعی می باشند.