بررسي كارايي نانوكامپوزيت مگنتيت/ بيوسيليكا / آلژينات سديم (MBSA) در حذف فلز جيوه از محيط‌هاي آبي: مطالعات سينتيك، ايزوترم و ترموديناميك

An Investigation on the Efficiency of Magnetite/Biosilicate/Sodium Alginate (MBSA) for the Removal of Hg(II) from Aquatic Environments: Kinetics, Isotherms and Thermodynamic Studies

زمينه و اهداف: يكي از مهم‌ترين مشكلاتي كه جهان امروز با آن مواجه شده است، مشكلات زيست محيطي آلودگي توسط فلزات سنگين مي‌باشد. جيوه به‌عنوان يكي از فلزات سمي، به دليل پايداري و انباشت زيستي آن در زنجيره غذايي و همچنين اثرات نامطلوب بهداشتي مانند نارسايي كليه و آسيب دستگاه گوارش توجه زيادي را به خود جلب كرده است. هدف از اين تحقيق حذف جيوه از محيطهاي آبي با نانوكامپوزيت مگنتيت/ بيوسيليكا / آلژينات سديم مي‌باشد. مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر نانوكامپوزيت مگنتيت/ بيوسيليكا / آلژينات سديم به روش هم رسوبي سنتز گرديد و سپس ساختار و مورفولوژي آن با استفاده از آناليز‌هايSEM ، XRD و VSM بررسي شد. پارامترهاي جذبي نظير pH، زمان تماس، مقدار جاذب، دما و غلظت اوليه يون جيوه مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌ها: pH برابر با 5، ميزان جاذب 0/2 گرم در ليتر در زمان تماس 80 دقيقه و دماي 45 درجه سلسيوس به عنوان شرايط بهينه به دست آمد، با افزايش غلظت جيوه راندمان حذف كاهش مي‌يابد. بررسي جذب جيوه توسط جاذب‌ سنتز شده از ايزوترم لانگموير (9998/0= R2) و سينتيك شبه درجه 2 (9997/0= R2)پيروي مي‌كند. مطالعه ترمودينامك نيز بيانگر انجام يك واكنش گرماگير و خود بخودي مي‌باشد. نتيجه‌گيري: در مجموع مي‌توان اذعان داشت جاذب سنتز شده به دليل راندمان مناسب در حذف جيوه و جداسازي آسان و سريع به وسيله آهنربا، مي‌تواند به عنوان جاذبي كار آمد در حذف جيوه از محيط آبي باشد.

Backgrounds and objectives: Today chr('39')s World is faced with the environmental problems associated with heavy metal contamination as one of the main issues of concern. Mercury, known as one of the most toxic heavy metals, has gained a lot of attention due to its sustainability and bioaccumulation in the food chain as well as having detrimental health problems such as kidney failure and gastrointestinal damages. This study is centered on the removal of Hg (II) ions from aqueous solutions using a magnetite/biosilica/sodium alginate nanocomposite as an efficient adsorbent. Materials and methods: Within this study, the magnetite/biosilica/sodium alginate nanocomposite was successfully synthesized via a co-precipitation method. The structure and morphology of the prepared adsorbent were confirmed by SEM, XRD and VSM analyses. The parameters affecting the adsorption process such as pH, contact time, adsorbent amount, temperature and initial concentration of Hg (II) ions were all evaluated. Findings: The optimum conditions obtained were as follows: pH 5, adsorbent dosage 0.2 g/L, contact time 80 min, temperature 45 °C. The results revealed that the removal efficiency dropped by increasing Hg(II) concentration. The adsorption of Hg (II) obeyed the Langmuir isotherm (R2 0.9998) and pseudo-second kinetic model (R2 0.9997). Additionally, the thermodynamic studies demonstrated that the adsorption process is of endothermic and spontaneous nature. Conclusions: All in all, the synthesized adsorbent was applied for the removal of Hg (II) ions from the aquatic environment. Ease of separation from the aqueous solution due to its magnetic properties as well as high level of Hg (II) recovery are amongst the unique feature of the adsorbent.