حذف ناپیوسته سرب و کادمیم از محلول‌های آبی با استفاده از نانولوله‌های کربنی چند دیواره

امیری, محمد جواد; جمالی, صابر; زنگنه, حسن

doi:10.22034/iwrj.2022.14016.2442

حذف ناپیوسته سرب و کادمیم از محلول‌های آبی با استفاده از نانولوله‌های کربنی چند دیواره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمد جواد امیری ¹

صابر جمالی ²

حسن زنگنه ³

¹ گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فسا، فسا، ایران.

² دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³ دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی استهبان

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.14016.2442

چکیده

آلودگی منابع آب به فلزات سنگین یکی از معضلات زیست‌محیطی در سطح جهانی است. به دلیل بالا بودن سطح سمیت سرب و کادمیم و تمایل آن‌ها به تجمع در بافت‌های زنده، حذف آن‌ها از آب‌های آلوده ضروری است. امروزه جاذب‌های نانو مواد نظیر نانولوله کربن چند دیواره به دلیل سطح مخصوص بالا، اندازه کوچک، و پایداری شیمیایی کاربرد وسیعی در محیط‌زیست دارند. بدین منظور، عملکرد این جاذب در حذف فلزات سنگین سرب و کادمیم با استفاده از روش ناپیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت. به‌منظور بررسی فرآیند جذب، اثر متغیرهای مختلف مانند زمان تماس، دما، غلظت اولیه، دوز جاذب و pH محلول مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور ارزیابی داده‌های سینتیک جذب، داده‌های آزمایشگاهی به مدل‌های شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم برازش داده شد و همچنین به‌منظور ارزیابی داده‌های ایزوترم جذب مدل‌های لانگمویر، فروندلیچ و فروندلیچ-لانگمویر مورد استفاده قرار گرفت. خصوصیت جاذب توسط روش‌های مختلفی نظیر طیف‌سنج مادون‌قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی، سطح مخصوص و بار صفر بستر تعیین گردید. نتایج بررسی‌ها نشان داد که بیشترین جذب فلزات سرب و کادمیم توسط جاذب موردمطالعه در pH 8-6، زمان تماس 5 دقیقه و دوز جاذب برابر 05/0 گرم است. مدل شبه مرتبه دوم (1=R2) داده‌های سینتیک آزمایشگاهی را بهتر توصیف می‌کند. همچنین معادلات ایزوترم جذب نشان می‌دهد که ایزوترم فروندلیچ-لانگمویر فرآیند جذب را بهتر توصیف می‌کند و مطابقت بیشتری با داده‌های آزمایشگاهی دارد (برای فلز سرب 42/4= SEE و 984/0=R2 و برای فلز کادمیم 27/5= SEE و 969/0=R2). حداکثر میزان جذب سرب و کادمیم در آزمایش‌های ناپیوسته 86/137 و 82/110 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد. نتایج بدست آمده از تکنیک طیف‌سنج مادون‌قرمز نشان داد که گروه های عاملی O-H بر روی سطح جاذب نانولوله کربن چند دیواره دارای نقش مهمی در جذب فلزات سنگین دارد.

کلیدواژه‌ها

سرب

کادمیم

کارایی جذب سطحی

مدل ایزوترم

مدل سینتیک جذب

موضوعات