مقاله با موضوع بهره بردار

گ می‌تواند در بیشتر موارد میزان جذب را افزایش دهد.
اندازه مولکولهای جزء جذب شونده
با توجه به اینکه مولکول جزء جذب شونده در مسیر خود تا جذب کامل باید از سوراخهای بسیار ریز موجود بر روی سطح جسم عبور کند، بنابراین اندازه مولکولها می‌تواند نقش عمده‌ای در سرعت انجام فرایند و میزان آن ایفا کند. به عبارت دیگر برای جذب شدن مولکول، لازم است که قطر مولکول از قطر خلل و فرج جسم جاذب کوچکتر باشد. هر چه مولکول کوچکتر باشد راحت‌تر وسریعتر می‌تواند وارد خلل و فرج جسم جاذب شود.
حلالیت ماده جذب شونده
در جذب سطحی حلالیت ماده جذب شونده یک فاکتور کنترل کننده برای تعادل جذب می‌باشد. مقدار جذب با کاهش قابلیت انحلال ماده افزایش می‌یابد. تاثیری که حلالیت روی جذب می‌گذارد بر اساس اتصال بین ماده جذب شونده و حلال تفسیر می‌شود که هر چقدر این اتصال قویتر باشد مقدار جذب کمتر خواهد بود.
اثر وزن و شکل و ساختمان مولکولی جسم جذب شونده
تاثیر این عوامل را می‌توان به شکل زیر خلاصه کرد:
الف) افزایش طول زنجیره‌ها در ترکیبات آلی سبب کاهش حلالیت و زیاد شدن میزان جذب می‌شود.
ب) مواد با شاخه‌های جانبی معمولاً بیشتر از مواد با شاخه‌های مستقیم جذب می‌شوند.
ج) محلولهای شدیداً یونی از قابلیت جذب کمتری نسبت به محلولهای یونی ضعیف برخوردارند.
د) اندازه مولکولی در جذب مواد آلی مهم می‌باشد. مولکولهای بزرگ قابلیت جذب بیشتری از مولکولهای کوچکتر با طبیعت شیمیایی یکسان دارند و سرعت جذب را افزایش می‌دهند. البته این در حالی است که اندازه مولکولها به حدی نباشد که حفره‌های موجود در جاذب را مسدود نماید.
و) گروههای استخلافی روی ماده جذب شونده نیز بر جذب اثر می‌گذارند که اثرات آنها در جدول(2-1) آمده است.
جدول(2-1)اثر گروههای استخلافی بر روی ماده جذب شونده
آمینو
کاهش در جذب و یا عدم جذب برخی گروههای آمینو اسیدی
کربونیل
اثرات متنوعی
باند دوگانه
اثرات متنوعی
هالوژن
اثرات متغیر
سولفونیک
کاهش جذب
نیترو
اغلب افزایش جذب
درجه حرارت
درجه حرارت محلول روی آهنگ میزان جذب موثر است. چون پدیده جذب سطحی یک فرایند گرمازاست، در درجه حرارت‌های پایین میزان جذب بیشتر می‌باشد. در درجه حرارتهای بالا افزایش در سرعت جذب به وجود می‌آید، ولی توانایی کل جذب کاهش می‌یابد.
PH
PH محلولی که در عمل جذب اتفاق می‌افتد، ممکن است به دلایل متعددی روی جذب تاثیر بگذارد. چون یونهای هیدروژن و هیدروکسیل به شدت جذب می‌شوند، پس جذب سایر یونها تحت تاثیر PHمحلول قرار می‌گیرد. PH از عوامل موثر بر یونیزاسیون مواد است و یونیزاسیون اسید یا باز روی عمل جذب موثر می‌باشد. معمولاً با کاهش PHجذب مواد آلی آب، روی کربن فعال افزایش پیدا می‌کند. در بعضی موارد نیز تغییر PHاثری بر میزان جذب ندارد.
این امر عموماً در مورد جذب ترکیبات آلی فرار توسط خاکهای کشاورزی مشاهده شده است.
لازم به ذکر است که اثر دو مورد اخیر (دما وPH) بستگی کلی به نوع جاذب دارد و برای هر جاذب مخصوص باید دما و PH اپتیمم توسط آزمایش اندازه‌گیری شود[55].
2-5-3- انواع اجسام جاذب سطحی
مواد زیادی دارای خاصیت جذب سطحی می‌باشد. موادی که کاربردهایی در عملیات آب و فاضلاب دارند باید دارای خصوصیاتی از قبیل سطح مخصوص زیاد، مقاومت در برابر سایش، قابلیت دسترسی و ارزان بودن باشند. جاذبها عموماً موادی مصنوعی یا طبیعی یا ساختمانهای بی‌شکل (آمورف) یا میکروکریستالی هستند. از جاذبهای رایج کربن فعال، آلومینای فعال، سیلیکاژل، بنتونیت، لایگنیت، بعضی از خاکها مانند خاک رس و غربالهای مولکولی (زئولیتها) را می‌توان به عنوان موادی که در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند نام برد.
به طور کلی جاذبها به سه گروه زیر طبقه بندی می‌شوند:
1- جاذبهای قطبی: شامل خاکهای طبیعی، موادی از قبیل آلومینا و سیلیکاژل می‌باشند که استفاده اصلی از این مواد، در جداسازی آب از مایع مانند گازوئیل و رنگزدایی از تولیدات نفتی است.
2- جاذبهای مولکولی: عمدتاً کریستالهای زئولیت مصنوعی (آلومینو سیلیکات فلزی) می‌باشد که با اندازه‌های کنترل شده تولید می‌گردند.
3- جاذب‌های غیر قطبی: مهمترین آنها کربن فعال می‌باشد. کربن فعال در زمینه تصفیه فاضلاب بیشترین کاربرد را دارد و دلیل عمده آن قابلیت جذب ترکیبات آلی توسط آن می‌باشد، که این ترکیبات در فاضلاب‌ها به مقدار قابل توجهی وجود دارند[7].
2-5-4- خواص اساسی جاذبهای سطحی
برای انتخاب یک جاذب جهت یک فرایند خاص باید خواص ویژه آن را که شامل ظرفیت، گزینش پذیری، احیا پذیری، سرعت جذب، سازگاری با فرایند و قیمت می‌باشد در نظر گرفت. گرچه به ندرت جاذبی یافت می‌شود که در تمام موارد فوق الذکر بهینه باشد.
ظرفیت
ظرفیت مهمترین خاصیت یک جاذب می‌باشد که به صورت مقدار ماده جذب شده به ازای واحد وزن یا حجم جاذب تعریف می‌شود. این عامل با توجه به تاثیر آن در مقدار جاذب مصرفی و نیز حجم محفظه جذب، در قیمت تمام شده یک واحد بسیار موثر می‌باشد.
در مقدار ظرفیت یک جاذب خاص عوامل مختلفی از جمله خواص ماده جذب شونده (اندازه مولکول، نقطه جوش، وزن مولکولی و قطبیت)، خواص سطحی جاذب (قطبیت، اندازه منافذ، فضای خالی)، غلظت در فاز سیال، زمان تماس و وجود مواد مسموم کننده جاذب در سیال موثر می‌باشند.
تخلخل
تخلخل به مقدار منافذ و در نتیجه فضای خالی موجود در واحد وزن یا حجم جاذب متخلخل اطلاق می‌شود. هر چه میزان تخلخل یک جاذب بیشتر باشد، مقدار مساحت سطحی و در نتیجه ظرفیت جاذب نیز بیشتر خواهد بود.
توزیع اندازه منافذ
توزیع اندازه منافذ یک خاصیت نسبی برای جاذب می‌باشد که جزء فضای خالی اشغال شده در یک ذره را به وسیله تخلخل ریز با قطر DP? 20 A، حفره متوسط با قطر 20 DP 500A و حفره‌های بزرگ با قطر DP? 500 A را نشان می‌دهد. ابعاد منافذ مستیماً بر روی ظرفیت و نیز سرعت جذب موثر می‌باشد.
قطبیت سطح
به شباهت سطح جاذب به ترکیبات قطبی مانند آب، قطبیت سطح گفته می‌شود. به همین دلیل به جاذبهای قطبی همچون آلومیناسیلیکاتهایی مانند زئولیت و سیلیکاژل آبدوست اطلاق می‌گردد. از طرف دیگر جاذبهای غیرقطبی مانند جاذبهای کربنی و پلیمری و سیلیکالیت که به روغن بیشتر از آب شباهت دارند عموماً آب گریز نامیده می‌شوند.
مساحت سطح
مساحت سطح داخلی جاذبهای میکرو متخلخل اغلب به عنوان یکی از مقادیر نشان دهنده درجه پیشرفت منافذ مورد استفاده قرار می‌گیرد. مساحت سطح بر حسب m2/gr بیان می‌شود. مقادیر مساحت سطح جاذبها معمولاً با ظرفیت آنها متناسب می‌باشد.
گزینش پذیری
از موارد اولیه مورد نیاز برای طراحی یک یک سیستم جذب سطحی در اختیار داشتن جاذبی با گزینش پذیری، ظرفیت و طول عمر نسبتاً زیاد می‌باشد. گزینش‌پذیری یک جاذب به معنی نسبت ظرفیت یک جاذب برای یک ماده به ظرفیت آن برای ماده دیگر در یک غلظت مشخص سیال می‌باشد. گزینش پذیری ممکن است به اختلاف در سینیتیک جذب بستگی داشته باشد. اما در کاربردهای عملی، بیشتر فرایندهای جذب به گزینش پذیری تعادلی بستگی دارند.
گزینش‌پذیری جاذب از نقطه نظر ریاضی به صورت زیر تعریف می‌شود:
?AB= (XA/XB)(YA/YB)
XA وYB به ترتیب مول جزئی ترکیب A در جاذب و فاز سیال در حال تعادل می‌باشد. گزینش پذیری در جذب دقیقاً مشابه فراریت نسبی در تقطیر می‌باشد و به راحتی اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر کوچک آن به تجهیزات بیشتری نیاز خواهد داشت و موقعیت ایده‌ال زمانی خواهد بود که فقط یک جزء خاص از مخلوط جذب گردد. با اینکه در فرم گزینش‌پذیری و فراریت نسبی شباهت وجود دارد ولیکن هیچگونه ارتباطی بین مقدار آنها وجود ندارد. برای دو ترکیب مشخص فراریت نسبی ثابت است، در حالی که گزینش‌پذیری به طور گسترده‌ای بسته به نوع جاذب فرق می‌کند.
تحقیق برای شناسایی یک جاذب مناسب، اولین مرحله در توسعه یک فرایند جداسازی جذب سطحی می‌باشد. به دلیل اینکه گزینش‌پذیری معمولاً با درجه حرارت و همچنین غالباً با ترکیب شیمیایی محلول فرق می‌کند، انتخاب شرایط مناسب برای ماکزیمم کردن آن یک نکته مهم در طراحی فرایند است. برای یک سیستم ایده‌آل، گزینش‌پذیری مستقل از ترکیب محلول و معادل نسبت ثابتهای هنری به دو ماده A وB می‌باشد. بنابراین انتخاب مقدماتی جاذب‌های مناسب را می‌توان گاهی مستقیماً از روی ثوابت هنری موجود انجام داد[59].
2-6- جذب بیولوژیکی
برای مدت زمان طولانی زغالسنگ نارس به عنوان بهترین بیوجاذب استفاده می‌شد. اما از آنجایی که در همه جا در دسترس نبود، بیومس میکروبی به عنوان گزینه‌ای دیگر مطرح شد. بیومس میکروبی می‌تواند مقدار زیادی از فلزات سنگین را جذب کند و یک گزینه هزینه-کارا برای مدیریت فاضلاب صنعتی می‌باشد[60]. مواد بیولوژیکی باکتریایی یا دارای منشأ گیاهی به طور موثر با فلزات سنگین فعل و انفعال داخلی دارند. به صورت متابولیکی، بیومسهای مرده غیرفعال، یونهای فلز وکمپلکسهای فلزی از محلول را جدا می‌کنند، بدون اینکه نیاز به نگهداشتن شرایط خاصی برای رشد داشته باشند. اگرچه بیومسهای زنده نیز در تماس طولانی با محلول حاوی فلز می‌توانند فلزات را توسط فرایند تجمع بیولوژیکی31 جدا کنند. بیوجذب توسط بیومس‌های زنده و غیرزنده امکان‌پذیر است، اما تجمع بیولوژیکی فقط توسط بیومسهای زنده انجام می‌شود. به علاوه تجمع بیولوژیکی یک فرایند وابسته به رشد است و در مقایسه با فرایند مستقل از رشد بیوجذب نمی‌تواند برای انواع فاضلاب‌ها استفاده شود. بنابراین بیومس میکروبی می‌تواند به عنوان بیوجذب کاراتر از تجمع بیولوژیکی استفاده شود[61].
در اوایل سال 1986 در جلسه‌ای که توسط گروه تبادل یونی صنایع شیمیایی (مهندسین استخراج در انگلیس برگزار شد)، بیوجذب به عنوان یک تکنولوژی تازه مورد توجه قرار گرفت. از آن زمان توجهات زیادی از سراسر دنیا در زمینه بیوجذب با اهداف دقیق در زمینه مشخص کردن بیومس‌های بالقوه جذب شد. تحقیقات انجام شده تا این زمان نشان می‌دهند که بیوجذب یک گزینه ایده‌آل برای پاکسازی آلودگی از فاضلاب‌های حاوی فلزات می‌باشد[62].
فرآیند بیوجذب شامل یک فاز جامد (جاذب یا بیوجاذب، مواد بیولوژیکی) و یک فاز مایع (حلال، معمولاً آب) حاوی مواد حل شده که قرار است جذب شونده (جذب شونده‌ها، یونهای فلز) می‌باشد. ناشی از تمایل بالاتر جاذب نسبت به مواد جذب شونده، ماده جذب شونده جذب می‌شود و توسط مکانیزمهای مختلف محدود می‌شود. فرایند ادامه می‌یابد تا تعادل بین مقدار ماده جذب شونده محدود و جذب شده و بخش باقی مانده آن در محلول برقرار شود. درجه تمایل جاذب نسبت به ماده جذب شونده توزیع آن را بین فازهای جامد و مایع تعیین می‌کند. بیوجاذبها به علت اینکه طبیعی می‌باشند و همچنین بیومس باقیمانده از فرایند نیز قابل استفاده می‌باشد، مورد توجه می‌باشند. علاوه بر این، بیوجذب فوایدی مثل هزینه پایین بهره برداری، کمینه کردن حجم لجن شیمیایی یا بیولوژیکی که باید دفع شود، کارا بودن آن حتی در فاضلابهای خیلی رقیق، خاصیت حذف انتخابی، قابلیت احیای بیوجذب و بازیافت فلز و عدم نیاز به نوترنیتها را نیز دارد[63].
این فواید منجر به رواج یافتن بیوجذب به عنوان یک تکنولوژی کارا و مؤثر برای آلودگی فلزات سنگین شده است. مشکل این روش این است که پتانسیل برای ارتقای فرایند بیولوژیکی (مثلاً از طریق مهندسی ژنتیک سلولها) محدود شده است، زیرا به علت اینکه تولید عامل جذب کننده در طول مرحله پیش رشد اتفاق می‌افتد، هیچ کنترل بیولوژیکی بر ویژگیهای بیوجذب وجود ندارد. این موضوع مخصوصاً زمانی که بیومس از زباله‌های واحد تخمیر به دست می‌آید، صحیح می‌باشد[12].
بیوجذب یک پدیده سریع

مطلب مشابه :  منابع و ماخذ پایان نامهمواد غذایی، نفوذپذیری، قرن نوزدهم

Author: y7oozita

دیدگاهتان را بنویسید