22109

حذف يون هاي فلزات سنگين از آب با استفاده از نانو كامپوزيت گرافن-كيتوسان

كارشناسي ارشد

شيمي تجزيه

1395

1398/10/24

دكتر منصور انبياء

شيمي

در اين مطالعه، از نيتروژن و گوگرد دوپ شده بر روي نانوكامپوزيت مغناطيسي گرافن¬-كيتوسان (NS-MGC) به¬عنوان جاذب براي حذف يون¬هاي فلزي كادميوم (II)، سرب (II) و روي (II) محلول در آب استفاده شده است. ساختار شيميايي و خصوصيات مورفولوژيكي نانوكامپوزيت NS-MGC توسط آناليز طيف¬سنجي مادون قرمز، آناليز طيف¬سنجي رامان، آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي، آناليز ميكروسكوپ انتقال الكتروني، آناليز طيف¬سنجي متفرق كننده انرژي پرتو ايكس و پراش پرتو ايكس مورد بررسي قرار گرفت، كه نتايج يك مجموعه از نانو¬ذرات با توزيع اندازه يكنواخت، شكل كروي، ساختار كريستالي و همچنين تراكم بالاي نانوصفحات گرافن سنتز شده را نشان دادند. تأثير پارامترهاي عملياتي از جمله زمان تماس، pH و غلظت اوليه يون¬هاي فلزي كادميوم (II)، سرب (II) و روي (II) در دماي محيط و يك توده ثابت از جاذب مورد بررسي قرار¬گرفت. بهترين نتايج حذف براي اين يون¬ها در زمان تماس 15 تا 60 دقيقه و pH 5 تا 7 حاصل شد. حداكثر ظرفيت جذب براي حذف يو¬ن¬هاي سرب (II)، كادميوم(II) و روي(II) به¬ترتيب 78ر421 ،44ر318 ،58ر169 ميلي¬گرم برگرم با ساختار جاذب NS-MGC به¬دست آمد. در بين يون¬هاي فلزات سنگين مورد بررسي، حذف روي و كادميوم نسبت به سرب بسيار كارآمدتر بود. ايزوترم فروندليچ براي تطابق با داده¬هاي تجربي مناسب¬تر از ايزوترم لانگموير بود و مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم براي توصيف داده¬هاي جنبشي از آزمايش¬هاي جذب مناسب بود. از مزاياي جاذب NS-MGC افزايش پتانسيل جذب به¬دليل وجود گروه¬هاي مختلف عملكردي با چگالي بار منفي روي سطح جاذب از طريق فعل و انفعالات مختلف (به عنوان مثال تبادل يوني، الكترواستاتيك، اسيد- باز لوئيس، كوئوردينانسي و كاتيون-پاي)، جداسازي مغناطيسي آسان آن پس از جذب و بازيابي جاذب پس از دفعات متعدد و بدون كاهش معني داري در كارايي جاذب مي¬توان اشاره كرد. نتايج نشان داد كه در غلظت بالاي يون¬هاي فلزي، نقش اساسي ليگاندهاي N-دهنده در NS-MGC به همراه اسيديته و توانايي تبادل يوني گروه¬هاي +COOH - ، راندمان جذب جاذب NS-MGC را براي يون-هاي فلزي تعيين مي¬كند.

1399/04/09

Removal of Heavy Metals Ions from Water Using Graphene/Chitosan Nanocomposite

1/13/2021 12:00:00 AM

In this study new Nitrogen and Sulfur Co-doped Graphene/Chitosan Magnetic Nanocomposite (NS-MGC), for the uptake of cadmium (II), lead (II) and Zn (II) toxic ions from aqueous solutions. evaluating their morphologic and magnetic properties and assessing their performance the Fourier Transform Infrared Spectroscopy Analysis, Raman Spectroscopy Analysis, Scanning Electron Microscopy Analysis, Transmission Electron Microscopy Analysis, Energy-dispersive X-Ray Spectroscopy Analysis and X-Ray Diffraction Analysis results reveal that a synthesized nano particle complex with uniform spherical homogenous distribution of NPs and agglomeration over the graphene nanosheet. The effect of operating parameters including contact time, pH, initial metal ions concentration of cadmium (II), lead (II) and Zn (II) were studied. The effects of different parameters such as pH, contact time and initial concentration on the removal process of the three metals were examined at ambient temperature and a constant mass of sorbent. The best removal results were obtained for these ions at contact times of 15 to 60 min and pH values of 5.0 to 7.0. The maximum adsorption capacities up to 421.78, 318.44 and 169.58 mg.g-1 were achieved with NS-MGC structure for Zn2+, Cd2+ and Pb2+ ions, respectively. Freundlich isotherm model clarified the experimental adsorption data at equilibrium and the pseudo-second order model was suitable for describing the kinetic data from the adsorption experiments. The results showed that, at high concentration levels of metal ions, the basicity of the N-donor parts in the NS-MGC along with the acidity and ion exchange ability of –COOH+ groups determine the adsorption efficiency of the NS-MGC for the metal ions.