بررسي كارايي سنتز پودر كربن فعال مغناطيسي شده با نانو ذرات Fe3O4 جهت حذف فلز كادميوم از محلول هاي آبي با روش پاسخ-سطح مدل باكس بنكن

Efficiency of Combination Powder Activated Carbon Magnetized by Fe3O4 Nanoparticles for Removal of Cadmium from Aqueous Solutions with the Response Surface Methodology (RSM) Box – Behnken design (BBD)

زمينه و هدف : روش جداسازي مغناطيسي به دليل هزينه كم، سادگي و سرعت بالاي جداسازي و همچنين راندمان بالا به طور گسترده اي در حذف آلاينده ها و رفع معضلات پيرامون محيط زيست استفاده شده است. هدف از اين مطالعه سنتز كربن فعال مغناطيسي شده با نانو ذرات اكسيد آهن مغناطيسي Fe3O4 جهت حذف فلز سمي كادميوم از محيط هاي آبي مي باشد . روش بررسي: جاذب مغناطيسي با استفاده از روش هم ترسيبي آماده شد و مشخصات فيزيكي و ساختاري جاذب سنتز شده با تكنيك هاي TEM ، XRD و SEM مورد آناليز قرار گرفت. براي بهينه سازي متغيرها، آزمايش ها با روش پاسخ – سطح با كاربرد مدل باكس بنكن توسط نرم افزارMinitab 17 طراحي شدند. متغيرهاي (9-5) pH، دما (45-25 درجه سانتي گراد) و مقدار جاذب (2-0/5 گرم) بررسي شدند و تعداد 15 آزمايش طراحي شد. يافته ها: شرايط بهينه بدست آمده جهت حذف كادميوم با سنتز كربن فعال مغناطيسي شده با نانو ذرات pH=7 ، Fe3O4 ، دماي 45 درجه سانتي گراد و مقدار 2 گرم جاذب بود . بحث و نتيجه گيري : مطالعه حاضر نشان داد كه كربن فعال مغناطيسي پتانسيل بالايي جهت حذف آلاينده كادميوم دارد. لذا انتظار مي رود كه مغناطيسي كردن پودر كربن فعال با حفظ خصوصيات فيزيكي و سطحي آن يك روش مناسب براي رفع مشكلات وابسته به آن به ويژه جداسازي و فيلتراسيون باشد.

Background and Objective: Due to its low cost, simplicity and speed of separation and high efficiency, the magnetic separation method widely used to remove contaminants and to solve the problems of the environment. The aim of this study was synthesis of magnetic activated carbon by Fe3O4 and investigating its efficiency in adsorption of Cadmium from aqueous solutions. Method: Magnetic adsorbent prepared by the method of sequestration and physical characteristics and structure of synthesized absorbent were determined by XRD, SEM and TEM. To remove the Cadmium from aqueous solutions, the Box-behnken design (BBD) of response surface methodology (RSM) was employed for optimizing all parameters affecting the adsorption process. The studied parameters were pH (5-9), temperature (25-45 0C) and the amount of adsorbent (0.5-2 g). 15 experimental runs were calculated by using BBD. Findings: The optimal condition for removal Cadmium by synthesis of magnetic activated carbon by Fe3O4 nanoparticles were pH=7, 450C temperature and the 2 g of adsorbent. Discussion and conclusion: The study showed that magnetic activated carbon has a high potential for removing cadmium. Therefore, it is believed that magnetized active carbon by keeping its physical and surface properties could be a suitable method to solve some related problems including separation and filtration.