ساخت و بهينه سازي نانوجاذب متخلخل از چوب درخت سدر و بررسي تاثير شرايط محيطي بر عملكرد آن در حذف فلز سرب از محيط هاي آبي

Synthesis and optimization of a nanoporous adsorbent from cedar tree and investigation of the operational parameters effect on its performance in Pb removal from aqueous media

امروزه به دليل افزايش روزافزون آلودگي آب هاي سطحي توسط فلزات سنگين سمي، فناوري هاي تصفيه آب از طريق جذب سطحي بر روي جاذب هاي نانو ساختار و كم هزينه از اهميت بالايي برخوردار گشته است. تحقيق حاضر به بررسي و بهينه سازي خواص كربن فعال ساخته شده از چوب درخت سدر و كاربرد آن در حذف يون فلز سنگين سرب از آب مي پردازد. در ابتدا نمونه هاي چوب درخت صدر بعد از يك مرحله فرايند كربنيزاسيون در دماي بالا، با استفاده از هيدروكسيد سديم تحت فعال سازي شيميايي قرار گرفته و بعد از شستشو و خشك نمودن براي جذب فلز سرب استفاده گرديد. به منظور بالا بردن ظرفيت جذب، متغيرهاي فرايند سنتز شامل نسبت وزني ماده فعالساز به ماده اوليه، دماي فعالسازي، و زمان فعالسازي بهينه شدند و مقادير بهينه متغيرهاي ياد شده به ترتيب 4:1، ˚C650 و60 دقيقه به دست آمد. نمونه هاي سنتز شده با استفاده از تصاوير ميگروسكوپ الكتروني (SEM)، طيف سنج مادون قرمز فوريه (FTIR)، و BET مشخصه يابي گرديد و مشخص شد كه در بهترين نمونه سطح ويژه در حدود m2/g 2125 بوده است. در ادامه، به منظور تعيين بهترين شرايط عملياتي، تاثير پارامترهاي pH محيط جذب، مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت يون فلز سرب و دما بر ظرفيت جذب يون سرب توسط كربن فعال بررسي شد. نتايج حاصله حاكي از آن بود كه بالاترين ظرفيت جذب برابر با 9/971 ميلي گرم سرب بر ميلي گرم جاذب بوده است كه در 4pH= و دماي ˚C30 حاصل مي گردد.

Today, due to the increasing rise in pollution of surface water by toxic heavy metals, water treatment technologies are of great importance through surface absorption on nano-structure adsorbents and low cost. The present study aims to investigate and optimize the properties of activated carbon made from cedar wood and its application in removing heavy metal ion from water. Initially, chamomile wood samples were subjected to chemical activation after one step of high temperature carbonization, and after washing and drying, they were used for adsorption of lead metal. In order to increase the absorption capacity, the synthesis process variables including the weight ratio of activating matter to the raw material, activation temperature, and activation time were optimized, and the optimal values ​​of the variables were 4: 1, 650˚C and 60 minutes respectively. Synthesized specimens were characterized by the use of electron microscopy (SEM) images, Fourier infrared spectrometers (FTIRs), and BET, and it was found that in the best sample, the specific surface area was about 2125 m2 / g. Then, in order to determine the best operating conditions, the influence of pH parameters of the adsorption medium, adsorbent amount, contact time, lead ion concentration and temperature on the adsorption capacity of lead ion by active carbon were investigated. The results showed that the highest absorption capacity was 971.9 mg lead per mg adsorbent, which was obtained at 4 pH and temperature of 30 ° C.