چکیده: در این رساله مواد معدنی دیاتومیت، کامپوزیت 50 درصد پرلیت/دیاتومیت و پرلیت به صورت نانوذرات که از مواد طبیعی تهیه شده بود برای جذب فلزات سنگین و تصفیه زهاب اسیدی معدن استفاده شد. روش های تجزیه ای مختلف برای شناسایی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی جاذب‌ها انجام شد. نتایج تجزیه های SEM، TEM و AFM نشان داد که ذرات نانودیاتومیت به صورت ریز، کروی و یکنواخت، ذرات نانوپرلیت به صورت دانه‌ای و ناهموار و ذرات نانوکامپوزیت به صورت حدواسط ذرات نانودیاتومیت و ذرات نانوپرلیت می‌باشند. تجزیه XRF حاکی از آن است که سیلیس با بیش از 60% جزء اصلی تشکیل دهنده نانوجاذب‌های مذکور است. تجزیه IR نشان داد که تنها گروه عاملی این نانوجاذب‌ها که آلاینده‌های محلول را جذب می‌کند، Si-OH است که در باند cm-1 3615-3595 قرار دارد. نتایج تجزیه‌های SEM، TEM، AFM، XRD و رابطه شرر اندازه ذرات در حد نانو و کمتر از 100 نانومتر را اثبات کرد. نتایج تجزیه‌ BET نشان می دهد که از نظر مساحت ویژه و تخلخل ترتیب نانودیاتومیت، نانوکامپوزیت، نانوپرلیت، دیاتومیت خام و پرلیت خام را می توان برای جاذب های مورد استفاده در نظر گرفت. پس از شناسایی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی نانوجاذب‌ها، آنها در ابتدا برای جذب یون‌های آهن(II)، منگنز(II)، مس(II)، کادمیم(II)، نیکل(II) و کرم(III) از زهاب مصنوعی درسیستم‌های ناپیوسته و پیوسته استفاده شد. تأثیر پارامتر‌های pH، جرم جاذب، غلظت یون‌ها، دما و زمان بر میزان جذب یون‌ها در سیستم ناپیوسته بررسی گردید. نتایج نشان داد که نانوجاذب‌های مورد بررسی بازده مناسبی بیش از 85 درصد برای جذب یون‌های مذکور از زهاب داشته و کارایی جذب نانودیاتومیت > نانوکامپوزیت > نانوپرلیت بود. فرآیند جذب در آزمایشگاه به دو صورت تعادلی و سینتیکی بررسی گردید. نتایج نشان داد که فرآیند جذب یون‌های فلزی از ایزوترم لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه دوم تبعیت می‌کند. در سیستم پیوسته، زهاب با دبی مشخص در pH بهینه از نانوجاذب ها عبور داده شد. منحنی‌نقطه شکست و زمان اشباع ستون برای یون‌های مختلف بدست آمد. از بین دمپ‌های باطله معدن مس سرچشه، زهاب خروجی دمپ 31 از نظر ترکیب شیمیایی تجزیه شد. pH این زهاب 10/5 بوده و نشان از اسیدی بودن زهاب دارد. نتایج تجزیه ICP این زهاب نشان داد که غلظت یون‌های آهن(II)، منگنز(II) و مس(II) به ترتیب mg/l 10/4، 30/8 و 50/10 بوده که خیلی بیشتر از مقدار استاندارد این یون‌ها در آب‌های کشاورزی می باشد. بنابراین در مرحله بعد حذف یون‌های آهن(II)، منگنز(II) و مس(II) از زهاب مذکور در سیستم‌های ناپیوسته و پیوسته با استفاده از نانوجاذب‌های پرلیت و دیاتومیت مورد آزمایش قرار گرفت. فرآیند جذب در آزمایشگاه به دو صورت ایزوترمی و سینتیکی بررسی گردید. در این حالت نیز جاذب نانودیاتومیت کارایی بیشتری نسبت به نانوپرلیت دارد و این نانوجاذب‌ها به شکل مؤثر ی توانستند فلزات سنگین را از زهاب اسیدی معدن با بازده بالاتر از 90 درصد حذف کنند. در نهایت، مدل‌سازی فرآیند جذب یون‌های آهن(II)، منگنز(II) و مس(II) از زهاب مورد بررسی در سیستم‌های ناپیوسته و پیوسته به کمک نرم افزار PHOENICS و با انجام کدنویسی به دو زبان‌ ویژه ورودی نرم افزار و زبان فرترن 99 به منظور پیش‌بینی و بسط عوامل دخیل در فرآیند جذب سطحی آلاینده‌های فلزی انجام شد. مقدار خطای مدل‌سازی در مقایسه با داده های آزمایشگاهی با استفاده از جذر میانگین مربعات خطا کمتر از 10 درصد بوده و این حاکی از اعتبار مدل عددی است، هرچند که خطا‌ی مدل‌سازی در حالت پیوسته کمتر از حالت نا‌پیوسته بود. باتوجه به اعتبار مدل عددی، در مرحله آخر تحلیل حساسیت پارامتر‌های مؤثر در فرآیند جذب سطحی به منظور بسط و توسعه مدل در حالت‌های پیوسته و ناپیوسته انجام شد. به طور کلی، نتایج به دست آمده از چنین مطالعاتی می تواند در طراحی روش هایی برای کنترل آلودگی در مقیاس صنعتی و به حداقل رساندن اثرات مخرب زیست محیطی آن در آب‌های آلوده به فلزات سنگین در صنایع معدنی و سایر صنایع مورد استفاده قرار گیرد.