امتزاز أيونات النحاس باستخدام عمود الحشوة الثابتة بواسطة فحم البرتقال المنشط: الأداء، الدراسات الديناميكية الحرارية، والتوصيف بتقنيتي المجهر الإلكتروني الماسح ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورير (SEM-FTIR

الملخص

تتناول هذه الدراسة عملية امتزاز أيونات النحاس(⁺²Cu) على فحم البرتقال المنشط كميائيا بواسطة حمض الهيدروكلوريك HCL)) داخل عمود ذو طبقة ثابتة، مع التركيز على دراسة تأثير كل من التركيز الابتدائي، وجرعة الممتز، والرقم الهيدروجيني، ودرجة الحرارة. ولتوصيف المادة الممتزة، تم تحليل الخصائص المورفولوجية والكيميائية لفحم البرتقال المنشط باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) الذي أظهر بنية سطحية مسامية للغاية تشبه خلايا النحل مع حزم وعائية متطورة توفر مساحة سطحية عالية لترابط المعادن، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورير (FTIR) التي أكدت وجود مجموعات وظيفية رئيسية مثل مجموعات الهيدروكسيل والكربوكسيل والتي تعمل كمواقع نشطة لجذب واحتواء أيونات النحاس وتثبيتها. وقد أظهرت النتائج التجريبية الرئيسية أن سعة الامتزاز القصوى (Qe) بلغت 69 ملجم/جم عند تركيز ابتدائي (500ppm) عند رقم هيدروجيني 6.5 و جرعة مثالية قدرها 0.2 جرام من الكربون المنشط، مع تسجيل أعلى كفاءة إزالة بنسبة 89% خلال 30 دقيقة فقط. . ومن ناحية الحركية الحرارية، أدى رفع درجة الحرارة من 298 كلفن إلى 313 كلفن إلى تعزيز سعة الامتزاز، وسجلت المعاملات الثرموديناميكية قيم إنثالبي التفاعل بلغت ΔH = 1.28 kJ/mol، وإنتروبي التفاعل بلغت ΔS= 4.29 J/mol·K ، وطاقة جيبس الحرة بلغت ΔG=5.14J/mol مما يشير علمياً إلى أن عملية الامتزاز ماصة للحرارة وتصاحبها زيادة في العشوائية عند الحد الفاصل بين الحالة الصلبة والسائلة، مع بقائها غير تلقائية تحت هذه الظروف القياسية المحددة. وفيما يتعلق بنمذجة العمود،. تم تحليل بيانات اختراق العمود باستخدام نماذج (Adams-Bohart) و(Yoon-Nelson) و(Thomas)ومن بين هذه النماذج، قدم نموذج (Adams-Bohart) أفضل مطابقة  ( ( R²=0.91 . وتؤكد هذه النتائج، المدعومة بالرؤى المورفولوجية والكيميائية الناتجة عن تحليلي (SEM) و(FTIR)، على فاعلية فحم البرتقال المنشط  بحامض الهيدروكلوريك كـمُمتزٍّ مُستدام لإزالة النحاس في التطبيقات البيئية.