شکل۴-۳: تصویر SEM با بزرگنمایی بیشتر برای جاذب پلی پیرول بر روی پلی ونیل الکل

بررسی عوامل مختلف روی جذب:

بررسی اثر pH بر روی راندمان حذف:

pH محلول نقش اساسی را در جذب رنگ توسط جاذب ایفا می کند.برای ارزیابی اثر pH روی درصد جذب رنگ ۴۵/۰ گرم از جاذب به۵۰ میلی لیتر از محلول رنگی متیل اورانژ با غلظت ppm 40 اضافه شدو pH آن از ۱۱-۱ تنظیم شد.برای تنظیم pH به محیط های اسیدی و یا قلیایی ازNaOH و اسید سولفوریک۱/۰ مولار استفاده گردیدو به مدت ۲۰ دقیقه هم زده شد.سپس محلول را با کاغذ صافی صاف کرده و درصد حذف رنگ کامپوزیت توسط دستگاه اسپکترو فتومتر اندازه گیری شد.نتایج حاصل از شکل (۴-۴) نشان می دهند که بیشترین درصد حذف رنگ برای حذف رنگ متیل اورانژ از محلول در ۹PH= و برابر با ۹/۹۳% می باشد. با افزایش pH از ۱به ۹ ،افزایش چشم گیری در درصد حذف رنگ ملاحظه شد ودر ادامه با تغییر pH از ۹ به ۱۱ ،درصد جذب رنگ کاهش یافته است.
نمودار ۴-۴: بررسی اثر pHبر راندمان حذف متیل اورانژ
.این تغییر جذب می تواند به دلیل تفاوت درجه یونیزاسیون جاذب در pH های مختلف باشد. سطح همه جاذب ها ممکنست شامل تعداد زیادی سایت های فعال و حل شونده (یون های رنگ) و جذب حل شونده در حلال باشد در محیط به شدت اسیدی جاذب و رنگ هر دو دارای بار مثبت بوده و جذب خوبی نخواهیم داشت .در محط به شدت بازی نیز جاذب و رنگ دارای بار منفی می باشند،اما در گستره خنثی تا کمی بازی به دلیل جاذبه مثبت و منفی جاذب و جذب شونده بیشترین جذب را داریم]۳۸[.

بررسی اثر زمان انجام واکنش بر روی راندمان حذف:

برای انجام این آزمایش ،CC 50محلول رنگی با غلظت ppm 40،رویpH بهینه تنظیم شده و مقدار۴۵/۰ گرم از جاذب به این محلول رنگی اضافه شد واین آزمایش در زمان های ۱دقیقه تا ۱۹ دقیقه با دامنه تغییرات ۲ دقیقه انجام شده و به این صورت، مدت زمان بهینه بدست آورده می شود.
نتایج حاصل از شکل (۵-۴) نشان داده که با ازدیاد زمان تماس،راندمان حذف نیز افزایش یافته ،و در زمان ۱۷ دقیقه به زمان بهینه خود و درصد حذف به ۲۵/۸۷ رسیده است و بعد از آن ،تغییرات افزایش درصد راندمان حذف ،مختصر بوده است.است.فراوانی ودردسترس بودن سایت های خالی روی سطح جاذب منجر به جذب بسیارسریع متیل اورانژازمحلول آبی برروی جاذب در دردقایق اولیه شده است.
نمودار ۴-۵: بررسی اثر زمان تماس بر روی جذب رنگ

بررسی اثر میزان جاذب بر روی راندمان حذف:

دراین مرحله تاثیرمقدارنمونه جاذب درکاهش میزان رنگ بررسی شد. برای این منظور در pH بهینه ،وزن های مختلف از نمونه جاذب برای محلول متیل اورانژ با غلظت ppm 40 استفاده شد.در هر آزمایش نمونه جاذب با ۵۰ میلی لیتر از نمونه های رنگ به مدت ۱۷ دقیقه تماس داده شد.نتایج حاصل در شکل(۶-۴) نشان داده شده است.همان گونه که از نتایج مشخص می شود،افزایش مقدار جاذب از۰۵/۰ تا ۵۵/۰ گرم ،با افزایش درصد میزان حذف رنگ همراه بوده است.جرم بهینه حاصل شده برای جاذب مورد مطالعه، برابر با۲۵/۰ گرم می باشد.به طور کلی ظرفیت جذب رنگ در جاذب با افزایش جرم جاذب ،افزایش می یابد.زیرا افزایش جرم جاذب با افزایش سطح ویژه و سایت های جذب همراه است
]۱ [.

نمودار ۴-۶: بررسی اثر مقدار جرم جاذب بر روی جذب

بررسی اثر غلظت محلول رنگی متیل اورانژ بر راندمان جذب:

در شکل۷-۴ اثر غلظت اولیه رنگ متیل اورانژ بر جذب سطحی آن توسط جاذب نمایش داده شده است.برای انجام این آزمایش پارامتر های زمان و جرم جاذب و pH روی مقادیر بهینه شان تنظیم شده،همانطوری که در این شکل مشاهده می شود ،با افزایش غلظت اولیه رنگ ، درصد رنگ جذب شده کاهش می یابد به نحوی که می توان گفت حذف رنگ تحت تاثیر غلظت اولیه رنگ نیز می باشد.در غلظت های پایین، متیل اورانژ روی موضع ها ی خالی سطح جاذب جذب شده و با افزایش غلظت،این مکان ها اشباع وپر می شود.زمانی که غلظت اولیه رنگ متیل اورانژ پایین باشد،تعداد مکانهای در دسترس برای جذب رنگ روی سطح جاذب ،بسیار زیاد می باشد ولی مادامی که غلظت اولیه رنگ متیل اورانژ افزایش یابد،تعداد مولهای رنگ متیل اورانژنسبت به تعداد موضع های خالی بالا بوده و بنابراین مکانهای در دسترس به سرعت اشباع شده و درصد حذف رنگ کاهش می یابد.
برای مثال زمانی که غلظت اولیه رنگ از ۲۰ppm به ۱۰۰ppm افزایش می یابد، درصد جذب رنگ توسط جاذب نیز کاهش می یابد.
نمودار۴-۷ : اثر غلظت اولیه بر روی جذب

بررسی سینتیک جذب:

بسیاری از پدیده های جذب با جاذب های مختلف، به زمان وابسته است. برای درک دینامیک واکنش و پیش بینی، اطلاع از سینیتیک این فرآیندها بسیار مهم می باشد. چندین مدل سینیتیکی برای عمل جذب در فرآیندهای ناپیوسته به کار می‌رود ولی به دلیل پیچیدگی ریاضی بسیار زیاد این مدل‌ها آن را نمی‌ توان به راحتی به کاربرد. در این رابطه، واکنش‌هایی که q_t بر اساس زمان تغییر می‌کند را راحت تر و ساده تر می توان برای بررسی سینیتیک جذب به کاربرد. مدل های مورد استفاده در این زمینه معادله های سینیتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم و موریس- وبر می باشد. البته در معادله‌ی شبه درجه اول و دوم فرض بر آن است که تفاوت بین q_tوq_e نیروی اصلی برای عمل جذب می باشد که میزان جذب نیز متناسب با این نیرو می باشد. هر دوی این معادله به صورت وسیعی برای بررسی داده های تجربی حاصل از جذب رنگ، آنیون ها و فلزات از محلول آبی بر روی جاذب های مختلف به کار می رود. برای بررسی اثر نفوذ در سینیتیک فرایند از معادله ی موریس وبر استفاده می شود. فرایند جذب ذرات از محلول آبی بر روی جاذب در چندین مرحله اتفاق می افتد و فرایند کلی جذب ممکن است با یکی از مراحل و چندین موارد از این مراحل کنترل شود.
اولین مرحله شامل نفوذ ماده ی جذب شونده از محلول به سطح خارجی جاذب می باشد، نفوذ در حفره که دومین مرحله می باشد که اگر این مرحله کنترل کننده باشد می توان با بهره گرفتن از معادله ی موریس- وبر این موضوع را مورد بررسی قرار داد. مرحله سوم نیز نفوذ در سطح جاذب می باشد. که به طور کلی مرحله ی سوم این موضوع را بیان می کند که تعادل نهایی بر اساس غلظت بسیار پایین ماده ی جذب شونده درمحلول و کم شدن سایت های فعال در جاذب برای عمل جذب اتفاق می‌افتد. مدل هایی که در آن جذب شیمیایی در سایت های جاذب کنترل کننده عملیات جذب است مدل های سینتیکی شبه درجه یک و شبه درجه دو می باشند که در آنها مرحله ی چهارم (واکنش شیمیایی) کنترل کننده عملیات جذب اند. در بسیاری از مطالعات این دو معادله به صورت موازی استفاده می شوند که یکی از آنها با اطلاعات تجربی هم خوانی بیشتری نشان می دهد.

معادله خطی شده موریس- وبر

q_t = K_idt^0.5 + C (4-1)
که در آن qt ، ظرفیت جذب در زمان های مختلف (t) می باشد] ۲۲[.
رسم qt بر اساس t^0.5 در شکل (۴-۱۰) آورده شده است.مقدار ثابت این معادله k_id را می توان با محاسبه ی شیب این خط به دست آورد.
ثابت معادله ی موریس- وبربرای جذب رنگ متیل اورانژ mg.g^-1.min^-1/2 ۳۲۶۹/۰ k_{id =} وضریب همبستگی برای جذب رنگ متیل اورانژ ۹۰۴۴/۰ می باشد.
نمودار۴-۸:بررسی مدل سینتیکی موریس وبر

معادله خطی شده شبه درجه یک:

(۴-۲)
که q_eو q_tبراساس تعاریف قبلی می باشد]۱ [. و k₁ثابت این معادله است. در این معادله نیز با رسم log(q_e - q_t) بر اساسt، می توان ثابت این معادله را به دست آورد. ثابت این معادله همان شیب خط است. ثابت معادله ی شبه درجه ی اول برای جذب رنگ متیل اورانژ min^-1 ۲۰۴/۰ k₁ = بوده و ضریب همبستگی ۸۶۴۲/۰می باشد.که در شکل نشان داده شده است.
نمودار ۴-۹ :بررسی مدل شبه درجه اول
۴-۳-۳- معادله خطی شده شبه درجه دوم:
(۴-۳)
که q_eو q_tبر اساس تعاریف قبلی می باشد] ۱۲[. بارسم براساس t،خطی سازی این معادله را می‌توان انجام داد. سپس با استفاده ازشیب خط، q_eو بعد از آن با محاسبه ی عرض از مبدأ این خط و داشتن مقدار qe، به راحتی می توان ثابت این معادله را به دست آورد.
ثابت معادله ی شبه درجه دوم برای جذب متیل اورانژ g.mg^-1 .min^-1 ۳۲۷۶/۰ k₂ =و ضریب همبستگی برابر ۹۹۸۴/۰می باشد که با توجه به شکل به دست آمده است.

نمودار۴-۱۰:بررسی مدل شبه درجه دوم

جدول ۴-۱:مقایسه مدل های سینتیکی جذب متیل اورانژ