سنتز نانو ذرات كيتوسان و كاربرد آن در جذب يون‌هاي فلزي سرب از محلولهاي آبي

Synthesis and Application of Chitosan Nanoparticlesfor Removal of Lead Ions from Aqueous Solutions

چكيده استفاده از بيوپليمرها به‌دليل تجزيه‌پذيري زيستي و كم هزينه بودن، براي حذف فلزات سنگين از آب و فاضلاب مورد توجه واقع شده است. كيتوسان، پليمري آب‌دوست و كاتيوني است كه از حذف گروههاي استيل كيتين در محيط بازي به‌دست مي‌آيد و به‌عنوان يك جاذب معروف به‌طور گسترده براي حذف فلزات سنگين به‌كار مي‌رود. در مطالعه حاضر ميزان حذف يون‌هاي فلزي سرب از محلولهاي آبي توسط نانو ذرات كيتوسان مورد بررسي قرار گرفت. به اين منظور نانو ذرات كيتوسان از اتصال عرضي كيتوسان با اسيد مالييك سنتز شدند. مشخصات جاذب سنتز شده با طيف سنجي مادون قرمز، ميكروسكوپ الكتروني پيمايشي آناليز گرديد. اندازه نانو ذرات در محدوده 65 تا250 نانومتر تعيين شد. آزمايش‌هاي جذب در سيستم ناپيوسته و در دماي اتاق براي بررسي اثر پارامترهايpH، غلظت اوليه فلز و مقدار جاذب بر فرايند جذب انجام شد. بهينه‌سازي جذب با pH اوليه محلول از 3 تا 6 ، غلظت اوليه يون فلزي از 10 تا 100 ميلي‌گرم در ليتر و مقدار جاذب از 1 تا 5/7 گرم در ليتر بررسي گرديد. تحت اين شرايط بيشينه ظرفيت در جذب غلظت اوليه 100 ميلي‌گرم در ليتر، pH برابر 6 و مقدار جاذب 5/2 گرم در ليتر به‌دست آمد. حداكثر حذف موثر در غلظت 10 ميلي‌گرم در ليتر سرب برابر 86 درصد به دست آمد. داده‌هاي جذب سطحي با مدل‌هاي هم‌دماي لانگمير و فروندليچ مورد بررسي قرار گرفت. بيشينه مقدار جذب براي Pb(II) توسط مدل لانگمير 8/25 ميلي‌گرم بر گرم به‌دست آمد.

Biosorbents have become increasingly important for removal of heavy metal from water and wastewater due to their and biodegradability low costs. Chitosan is a hydrophilic and cationic polymer product of chitin deacetylation and used as an absorbent for removal of heavy metals. In the present study, the adsorption of Pb(II) metal ions from aqueous solution by chitosan nanoparticles was investigated. Nanoparticles are formed by reacting of the free amino groups of chitosan with carboxyl groups of maleic acid as crosslinking agent. Nanoparticles were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and fourier transform infrared spectrometry (FT-IR). The average size of the nanoparticles obtained was about 65-250 nm. Adsorption experiments were performed at room temperature in batch system. The effects of pH, concentration of metal ions 1 to 7.5 g/l. Under these conditions, optimal values of initial pH solution, concentration of metal ions and adsorbent dose were found at 6, 100 mg/l and 2.5 g/l respectively. The maximum removal efficiently of 86% for Pb(II) in concentration of 10mg/l was achieved. The adsorption data fairly fitted to Langmuir and Freundlich isotherms. The maximum adsorption capacity of 25.8 mg/g based on Langmuir isotherm was obtained.