كليدواژه :
ﻓﻠﺰات ﺳﻨﮕﯿﻦ , ﮐﺎدﻣﯿﻮم , ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ , ﻧﺎﻧﻮ دي اﮐﺴﯿﺪ ﺳﯿﻠﯿﮑﻮن اﺻﻼح ﺷﺪه
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: فلزات سنگين همانند كادميوم اثرات مضر زيادي را در محلول هاي آبي ايجاد مي كند. بنابراين حضور فلزات سنگين در آب هاي سطحي و زيرزميني به عنوان مشكل آلاينده معدني اصلي شده است .روش هاي مختلفي جهت حذف فلزات سنگين وجود دارد كه يكي از بهترين روش ها جذب سطحي است. هدف از اين پژوهش حذف يون هاي كادميوم دو ظرفيتي از محلول هاي آبي با استفاده از جاذب نانو دي اكسيد سيليكون اصلاح شده به وسيله 2- آمينو‌پيريدين و EDTA مي باشد.
مواد و روش‌ها: نانو دي اكسيد سيليكون به همراه تولوئن در حمام اولتراسونيك قرار گرفت، سپس مخلوط 2- آمينو‌پيريدين و EDTA با نسبت 1:1 به تركيب اوليه اضافه شد . پس از 24 ساعت رفلاكس در حمام روغن نمونه به مدت زمان 10 دقيقه به دستگاه سانتريفيوژ منتقل شد. ماده ي به دست آمده به وسيله محلول كلروفرم، اتانول و آب مقطر دو بار تقطير آبكشي گرديد. درپايان محصول پس از انجام عمليات خشك سازي و قرار دادن در دستگاه وكيوم در دماي 100 درجه سانتي‌گراد و به مدت 24 ساعت آماده شد. تاثير فاكتورهاي pH، زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت محلول كادميوم و دما بر كارايي حذف و ظرفيت جذب كاتيون‌هاي كادميوم به وسيله جاذب نانو سيليكون دي اكسايد اصلاح شده مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش‌ها در سيستم ناپيوسته، با سه بار تكرار انجام گرفت. محلول هاي آزمايش در غلظت هاي متفاوت از رقيق كردن محلول استوك اوليه با آب مقطر ديونيزه تهيه شدند.pH محلول با استفاده از محلول هاي 1/0 مولار نيتريك اسيد و سديم هيدروكسيد در ابتداي آزمايش تنظيم شدند و بعد از شروع آزمايش كنترل نشدند. در اين مطالعه پارامترهايي از جمله تأثير pH، دما، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت در سيستم ناپيوسته و با سه بار تكرار بررسي گرديد. محلول هاي حاوي جاذب در ارلن ماير 250 ميلي ليتري قرارداده شده و در شيكر با دور rpm120 در زمان هاي مشخص قرار گرفتند و پس از آن نمونه ها در سانتريفيوژ با rpm 4000 به مدت 5 دقيقه قرار گرفتند. ميزان غلظت يون هاي سرب در محلول با استفاده دستگاه اسپكتروفتومتر جذب اتمي تعيين شدند. نتايج با استفاده از نرم افزار Excel تجزيه و تحليل شد. در پايان براي تعيين مكانيسم جذب مدل هاي ايزوترم لانگموير و فروندليچ و همچنين سينتيك جذب مورد بررسي قرار گرفتند.
يافته‌ها: نتايج نشان داد كه در pH=4، در دماي 25 درجه سانتي‌گراد و در مدت زمان 35 دقيقه مقدار جذب بهينه صورت گرفت. بررسي ايزوترم‌هاي لانگموير (R2=0.93) و فروندليچ (R2=0.94) نشان داد كه داده‌هاي تجربي با هر دو ايزوترم مطابقت دارد و مي‌توان نتيجه گرفت جذب كادميوم توسط جاذب اصلاح شده به وسيله نانو سيليكون دي اكسايد به صورت تك لايه و همچنين لايه لايه انجام شده است ولي برازش بيشتري با فروندليچ داشت. مطالعات سينتيك نشان داد كه سينتيك جذب مطابق معادله شبه درجه دوم مي باشد.
نتيجه‌گيري: بنابراين بر اساس يافته‌هاي اين مطالعه چنين مي‌توان گفت كه نانو دي اكسيد سيليكون اصلاح شده مي‌تواند به عنوان يك جاذب مناسب ، ارزان و دوستدار محيط زيست جهت حذف فلزات سنگين از محلول هاي آبي به ويژه از فاضلاب صنايع استفاده شود. در مقايسه با ساير تحقيق هاي مشابه در زمينه جذب سطحي مشخص شد كه اين جاذب از بهترين جاذب ها مي باشد و مي تواند به شكل موفقيت آميزي براي حذف فلزات سنگين در صنايع مختلف استفاده شود.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: Heavy metals such as cadmium causing numerous adverse effects on the aqueous solutions. So the presence of heavy metals in surface water and ground water has become a major inorganic contamination problem. There are several method to remove the heavy metals from aqueous solutions that adsorption is one of the best method. The aim of this study was to evaluate the efficiency of Silicon dioxide nanoparticles modified by 2-aminopyridin and EDTA as adsorbent for the removal of Cd2+ ions from aqueous solutions.
Materials and Methods: Silicon dioxide nanoparticles with toluene put in ultrasonic bath. Then mixture of 2-aminopyridin and EDTA with ratio of 1:1 added to primary solution. After 24 hours reflux on oil bath and 10 minutes centrifuging, sample rinsed by chloroform, ethanol and deionized water. In the end, the product prepared after drying at 100 oC for 24 hours. Experiments were conducted to study the effect of solution pH, temperature, contact time, absorbent amount and initial metal concentration. Experiment conducted in bath system with three replicate. The test solutions of various concentrations were prepared from the stock solution. The solution pH was adjust using 0.1 M HNO3 and 0.1 M NaOH at the beginning of the experiment and not controlled afterwards. Solution containing adsorbate and adsorbent was taken in 250 mL capacity conical flask and agitated at 120 rpm in a shaker at predetermined time intervals. Samples putted on the centrifuge with 4000 rpm for 5 minutes. Lead ions were determined spectrophotometrically by atomic absorption spectrophotometer. Finally for determination of adsorption mechanism, adsorption isotherm models and kinetic models were studied .
Results was analyzed by Excel software. Results: The Results showed that, the highest uptake and optimum conditions was observed in pH=4, contact time 35 minutes and temperature 25 oC. The Analysis of Langmuir isotherm (R2=0.93) and Freundlich isotherm (R2=0.94) show that, experimental data were fitting match by both isotherm but it is more fitting match with Freundlich isotherm. Kinetic studies showed that, kinetic of adsorption according to pseudo second order equation (R2=0.99). Conclusion: Base on the results it can conclude that, modified silicon dioxide nanoparticles could be used as a best adsorbent for the removal of heavy metals from aqueous solutions especially for the industrial wastewaters because of the cost, easy to use, renewable, suitable and environmental friendly. Comparing with other similar studies these were found to be the excellent adsorbents and can be successfully used by Industries for heavy metal remova1.
