چکیده: این پژوهش به بررسی سنتز و کارایی یک ژئوپلیمر نوین با هدف رفع چالش آلودگی منگنز در پساب‌های اسیدی حاصل از صنایع مس و مدل‎سازی عددی انتقال واکنشی حذف منگنز می‌پردازد. برای دستیابی به این اهداف، ابتدا ژئوپلیمر بر پایه خاکستر سبک اصلاح شده با کربن فعال تحت شرایط آزمایشگاهی مختلف ساخته و سپس به عنوان یک سد واکنشی نفوذپذیر برای حذف یون‌های منگنز استفاده شد. شرایط بهینه فرآیند سنتز بصورت مخلوط 40 درصد وزنی کربن فعال و 60 درصد وزنی خاکستر سبک به عنوان مواد پیش ساز، غلظت NaOH برابر با 12 M، نسبت Na2SiO3/NaOH برابر با 5/2، دمای عمل‌آوری 55 درجه سانتی‌گراد، زمان عمل‌آوری 14 h، محتوای جامد 30 درصد و تحت تابش امواج فراصوت با فرکانس 37 kHz تعیین شدند. مشخصه‌یابی جاذب ساخته شده تحت شرایط بهینه با تحلیل‌های مختلف انجام شد. آنالیز FESEM نشان داد که جاذب سنتز شده دارای ساختاری متخلخل با سطحی ناهمگن و توزیع اندازه گسترده است. همچنین آنالیز FTIR شواهدی قوی از تشکیل موفقیت‌آمیز ماتریس ژئوپلیمری با حضور پیوندهای Si-O-Si را ارائه داد. سپس با بهره‌گیری از روش آماری سطح پاسخ (RSM-CCD)، تاثیر پارامترهای مختلف بر روی حذف یون‌های منگنز توسط ژئوپلیمر بررسی شد. نتایج نشان دادند که در شرایط بهینه، یعنی pH ~ 3/2، دوز جاذب ~ 2/0 g، حجم محلول آلوده 20 mL حاوی غلظت ~ 500 ppm، سرعت همزدن ~ 300 rpm و زمان تماس ~ 60 min، حذف کامل یون‌های منگنز حاصل می‌شود. در مرحله بعدی کار، برای بررسی دقیق‌تر و شناخت بهتر مکانیزم فرآیند جذب، از مدل‌های سینتیک، ایزوترم‌ و ترمودینامیک استفاده شد. داده‌های سینتیکی نشان دادند که مدل انتقال جرم درونی پدیدار شناختی (IMT) بهترین تناسب را با داده-های آزمایشگاهی دارد و انتشار داخلی به عنوان مکانیسم کنترل‌کننده سرعت شناسایی شد. تجزیه و تحلیل ایزوترم برهمکنش‌های چندلایه و همگن بین جاذب و جذب‌شونده را تایید کرد. نتایج ترمودینامیکی نیز بیان-کننده امکان‌پذیری جذب خودبه‌خودی و گرماگیر بودند و مقادیر اندازه گیری شده انرژی آزاد گیبس جذب فیزیکی منگنز بر روی جاذب ژئوپلیمری را نشان دادند. سپس عملکرد این جاذب در ستون با بستر ثابت تحت شرایط عملیاتی مختلف از جمله pH محلول آلاینده، غلظت اولیه منگنز، سرعت جریان، قطر و ارتفاع بستر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. یافته‌ها نشان دادند که افزایش قطر بستر با افزایش کارایی حذف منگنز، منطقه انتقال جرم را کاهش می‌دهد. همچنین، ژئوپلیمر اصلاح‌شده توانست راندمان حذف آلاینده‌ معادل 26/99 درصد را در شرایط بهینه به دست آورد. مدل‌های سینتیکی مانند آدامز-بوهارت، یون-نلسون، توماس و زمان سرویس عمق بستر (BDST) برای پیش‌بینی منحنی‌های پیشروی استفاده شدند. ضرایب همبستگی برازش غیرخطی (R²) نشان‌دهنده تطابق بالا بین داده‌های آزمایشگاهی و داده‌های تولید شده توسط این مدل‌ها بودند. همچنین، کد انتقال واکنشی MIN3P برای شبیه سازی فعل و انفعالات پیچیده بین پساب منگنز و جاذب ژئوپلیمری مورد استفاده قرار گرفت. شبیه‌سازی‌ها یافته‌های آزمایشگاهی را تایید کرده و پدیده‌های انتقال پیچیده دخیل در فرآیند جذب را نمایان کردند.