بررسي جذب يون كادميم ازمحلول آبي با استفاده از نانوكامپوزيت بر پايه كيتوسان/ نانو صفحه هاي گرافن اصلاح شده با تري اتيل آمين

Ion Cadmium Adsorption from Aqueous Solution Using Nanocomposite Based on Chitosan/Functionalized Nano Graphene Platelet

انتشار فلزهاي سنگين در محيط زيست به سبب صنعتي شدن جامعه و گسترش شهرنشيني مشكل هاي بسيار زيادي را در جهان به همراه داشته است كه موجب بيماري هاي گوناگوني در جوامع بشري شده است. حذف اين آلاينده ها از محيط زيست به ويژه آب يك ضرورت به حساب مي آيد. در اين مطالعه با استفاده از نانوكامپوزيت بر پايه كيتوسان / نانو صفحه هاي گرافن عامل دار شده با گروه هاي عاملي آميني، جذب يون هاي فلزي كادميم از محلول هاي آبي بررسي شد. بدين منظور دانه هاي نانوكامپوزيت كيتوسان/ نانو صفحه هاي گرافن عامل دار شده با درصدهاي وزني 5/0 %، 1 %، 2 % و 5 % با استفاده از روش محلولي تهيه شدند. براي عامل دار كردن نانو ذره هاي گرافن، در ابتدا با استفاده از مخلوط سولفوريك اسيد و نيتريك اسيد سطح ذره ها اكسيد شدند و سپس گروه هاي عاملي تري اتيلن تترامين بر روي آنها پيوند زده شد. گرافن هاي اصلاح شده با استفاده از روش هاي آناليز فروسرخ تبديل فوريه،گرماوزن سنجي و آناليز EDX ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشخصه يابي شدند و نتيجه ها بيانگر آن بود كه واكنش اصلاح با موفقيت صورت گرفته است. در ادامه جذب يون هاي فلزي كادميم با دستگاه جذب اتمي انجام شد و نتيجه ها نشان داد كه ميزان جذب يون كادميم توسط نانو كامپوزيت هاي كيتوسان/گرافن نسبت به دانه هاي كيتوسان به ميزان 20% افزايش مي يابد. اثر عامل هاي pH، مدت زمان تماس، مقدار جاذب و مقدار يون كادميم بر روي رفتار جذب اين نانو كامپوزيت بررسي شد و نتيجه ها نشان داد كه بهينه ميزان جذب يون كادميم در محلولppm 50 با pH برابر با 7 و مدت زمان تماس 2 ساعت و ميزان جاذب mg25 اتفاق مي افتد.

Toxicities of water sources due to the discharge of industrial effluents is a worldwide environmental problem. Industrial wastewater often contains a considerable amount of heavy metal ions and organic pollutants, which would endanger public health and the environment. Cadmium Cd(II) is a toxic heavy metal, normally found in industrial wastewater, especially from metal plating industries, Cd–Ni batteries, phosphate fertilizer, mining, pigments, stabilizers, and alloys. Cd(II) adversely effects human health because of serious damage to the kidney, renal disturbances, and bones lesions. In this work, heavy metal ions were removed using biodegradable polymer based on chitosan and functionalized graphene with amine groups. Nanocomposite Samples containing 0.5, 1, 2, 5 wt.% of functionalized graphene were obtained via solution method. At first, graphene was oxidized with sulphuric and nitric acid then triethylenetetramine was grafted on the graphene surface. Functionalized graphene was characterized by Fourier Transform Infra-R ed (FT-IR) spectroscopy, Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Results showed functionalization of graphene was successfully accomplished. The morphology of nanocomposite was monitored by SEM. Adsorbing heavy metal ions (Cadmium) was investigated with Flame Atomic Absorption Spectrometry (FAAS) and results revealed that the nanocomposite samples have a higher potential for ion metals adsorption than that of neat chitosan. The adsorption of nano samples for cadmium was increased around 20% in comparing to neat chitosan. The effect of sorbent concentration, pH, mixing time and heavy metal ion concentration was studied on the adsorption behavior and it was found that the optimum adsorption occurs at pH=7, 50 ppm ion metal concentration, 2h contact time and 25 mg of sorbent