چکیده

توسعه صنعتی و آلودگی آب به انواعآلاینده‌ها توجه پژوهشگران را به بررسی روش‌های نوین، موثر و دوستدار محیط زیستبرای حذف آلاینده‌ها از پساب و استفاده مجدد از منابع آب جلب کرده‌است. در اینپژوهش آزمایشگاهی هیدروژل مغناطیسی زیست تخریب‌پذیر بر پایه نشاسته پیوند داده‌شدهبا پلی‌اکریلیک اسید و تقویت شده با نانوالیاف سلولزی به منظور استفاده از آن دریک فرایند جذب پیوسته سنتز شد. ابتدا با افزودن مقادیر متفاوتی از نانوذراتمغناطیسی به ساختار هیدروژل، ویژگی‌های تورمی و جذب یون مس در سیستم ناپیوسته موردبررسی قرار گرفت. مشخصات فیزیکی و ساختاری و مورفولوژیکی هیدروژل و نیز   ویژگی‌های مغناطیسی آن قبل و بعد از جذب یون مسبررسی شدند. بررسی سرعت تورم و همدمای جذب سطحی فرایند از دیگر اهداف این پژوهشبودند. نتایج آزمایش‌ها پیروی خوبی از مدل همدمای لانگمایررا نشان داد. برایهیدروژل با 8 درصد وزنی نانوذره ، بیشترین ظرفیت جذب یون مس در 5 =pH   ، mg/g 555 بدست آمد. با توجه به این که تصفیه فاضلاب در مقیاس بزرگ بهطور معمول به صورت فرایندی پیوسته مورد بهره برداری قرار می‌گیرد با طراحی یکسامانه آزمایشگاهی شامل ستونی پرشده با کلاف استیل نواری تحت میدان مغناطیسی جهتپراکندن و نگه‌داشتن دانه‌های هیدروژل مغناطیسی روی آن و ایجاد یک بستر ثابت،آزمایش‌های جذب یون فلز مس به صورت یک فرایند پیوسته مورد ارزیابی قرارگرفت. در آزمایش‌هایجذب پیوسته اثر مشخصه‌های عملیاتی مختلف شامل شدت جریان خوراک( 8، 22 و mL/min 37)، غلظت یون مس در خوراک ( 90، 180 و   mg/L 270) و میزانجاذب موجود در بستر (09/0، 16/0 و g 24/0) موردبررسی قرار گرفت. در همین راستا جهت توسعه محدوده تغییرات مشخصه‌های ستون و پیشبینی عملکرد ستون و با در نظر گرفتن اثرات پراکندگی محوری و استفاده از نیرومحرکهخطی انتقال جرم، مدل ریاضی جذب مس روی جاذب هیدروژلی استخراج شد. پس از حل معادلاتمدل در محیط نرم‌افزار انسیس فلوئنت و مقایسه یافته‌های آزمایشگاهی با نتایج بهدست‌آمده از مدل، نشان داده‌شد، مدل ارائه شده به خوبی قادر است مشاهداتآزمایشگاهی را پیش بینی نماید. همچنین یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فرایند جذب امکانبازیابی جاذب است. به این منظور از محلول هیدروکلریک اسید به عنوان محلول احیا‌کنندهدر سامانه‌های ناپیوسته و پیوسته انجام استفاده شد. نتایجنشان داد، در فرایند پیوسته پس از سه چرخه جذب/واجذب، بازده فرایند جذب 37/14 درصدکاهش یافت.

کلمات کلیدی : بیوهیدروژل مغناطیسی- فرایند جذب – یون فلزسنگین–ستون بستر ثابت- مدل سازی