مطالعه مقایسه حذف فلز روی با استفاده از ریزجلبک اسپیرولینا خام و اصلاح شده با نانو جاذب مغناطیسی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

در این پژوهش، جذب سطحی یون روی در سامانه‌های ناپیوسته توسط ریزجلبک اسپیرولینا خام و مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت. اثر عامل‌های مؤثر بر فرایند جذب مانند pH  اولیه ، مدت زمان تماس، غلظت اولیه یون روی، مقدار جاذب و دما بر درصد حذف و ظرفیت جذب یون روی بررسی شد. همچنین،  ویژگی‌های جاذب با استفاده از تصویرهایSEM  و طیف FT-IR مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعه اثر pH ، بالاترین درصد جذب یون روی در 6pH= اتفاق ­افتاد. با بررسی تأثیر مقدار جاذب بر جذب روی، مفدار 03/0 گرم برای جاذب‌های ریزجلبک اسپیرولینا و ریزجلبک مغناطیسی به عنوان جاذب بهینه به‌دست آمد، به‌طوری که در مقدار بهینه جاذب در غلظت اولیه mg/l150 درصد حذف برای ریزجلبک اسپیرولینا و ریزجلبک مغناطیسی به ترتیب  43/84% و 56/96% به‌دست آمد. با افزایش زمان تماس بین جاذب و محلول، درصد جذب افزایش یافته و پس از گذشت 10 دقیقه برای ریزجلبک خام و مغناطیسی به تعادل رسید. با بررسی مدل‌های سنتیکی مشاهده شد که مدل سینتیک شبه درجه دوم  برای هر دو جاذب از مطابقت خوبی برخوردار بود. در بررسی اثر غلظت اولیه یون روی در بازه 50-300 میلی­ گرم بر لیتر، نتیجه‌ها نشان داد که با افزایش غلظت، درصد جذب کاهش یافت. همچنین، در بررسی اثر غلظت اولیه یون روی در محلول و برازش داده ­های تجربی هم‌دماهای سیپس و لانگمویر به ترتیب با داده‌های تجربی مربوط به ریزجلبک خام و مغناطیسی بهترین تطابق را دارا بودند. با بررسی اثر دما دیده شد که با افزایش دما برای محلول دارای ریزجلبک خام و اصلاح شده، درصد جذب کاهش یافت. پارامترهای ترمودینامیکی در دماهای 293، 303، 313 و 323 کلوین مورد بررسی قرار گرفتند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Malamis S., Katsou E., Haralambous K.J., Study of Ni (II), Cu (II), Pb (II), and Zn (II) Removal Using Sludge and Minerals Followed by MF/UF, Water, Air, & Soil Pollution, 218(1-4): 81-92, (2011).
[3] Farooq U., Kozinski J.A., Khan M.A., Athar M., Biosorption of Heavy Metal Ions Using Wheat based Biosorbents–A Review of the Recent Literature, Bioresource Technology, 101(14): 5043-5053, (2010).
[4] قنادزاده گیلانی ح.، معصومی ح.، حقیقی پور ث.، بررسی جذب سطحی فسفریک اسید از محیط آبی توسط جاذب‌های طبیعی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)41: 175 تا 192 (1401).
[5] معصومی ح.، ردایی س.، قنادزاده گیلانی ح.، بررسی کارایی زئولیت کلینوپتیلولیت طبیعی در حذف منیزیم از محلول‌های آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)40: 55 تا 73 (1400).
[6] Saravanane R., Sundararajan T., Reddy S.S., Chemically Modified Low Cost Treatment for Heavy Metal Effluent Management, Environmental Management and Health, 12(2): 215-224 (2001).
[7] Erdem E., Karapinar N., Donat R., The Removal of Heavy Metal Cations by Natural Zeolites, Journal of Colloid and Interface Science, 280(2): 309-314 (2004).
[8] معصومی ح.، قنادزاده گیلانی ح.، اثر نمک‌های فسفات در استخراج اسید مالیک توسط سامانه دو فازی آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)39: 167 تا 175 (1399).
[9] Matlock M.M., Howerton B.S., Atwood D.A., Chemical Precipitation of Heavy Metals from Acid Mine Drainage, Water Research, 36(19): 4757-4764 (2002).
[10] Hunsom M., Pruksathorn K., Damronglerd S., Vergnes H., Duverneuil P., Electrochemical Treatment of Heavy Metals (Cu2+, Cr6+, Ni2+) from Industrial Effluent and Modeling of Copper Reduction, Water Research, 39(4): 610-616 (2005).
[11] Maturana H.A., Perič I.M., Rivas B.L., Pooley S.A., Interaction of Heavy Metal Ions with an Ion Exchange Resin Obtained from a Natural Polyelectrolyte, Polymer Bulletin, 67(4): 669-676 (2011).
[12] Juang R.-S., Huang H.-L., Mechanistic Analysis of Solvent Extraction of Heavy Metals in Membrane Contactors, Journal of Membrane Science, 213(1-2): 125-135 (2003).
[13] Chen S., Chen W., Shih C., Heavy Metal Removal from Wastewater using Zero-Valent Iron Nanoparticles, Water Science and Technology, 58(10): 1947-1954 (2008).
[14] Muthukrishnan M., Guha B., Heavy Metal Separation by using Surface Modified Nanofiltration Membrane, Desalination, 200(1-3): 351-353 (2006).
[16] Sepehrian H., Ahmadi S., Waqif-Husain S., Faghihian H., Alighanbari H., Adsorption Studies of Heavy Metal Ions on Mesoporous Aluminosilicate, Novel Cation Exchanger, Journal of Hazardous Materials, 176(1-3): 252-256 (2010).
[17] Shin K.-Y., Hong J.-Y., Jang J., Heavy Metal Ion Adsorption Behavior in Nitrogen-Doped Magnetic Carbon Nanoparticles: Isotherms and Kinetic Study, Journal of Hazardous Materials, 190(1-3): 36-44 (2011).
[18] Shen L., et al., A high-Efficiency Fe2O3@ Microalgae Composite for Heavy Metal Removal from Aqueous Solution, Journal of Water Process Engineering, 33: 101026 (2020).
[20] Shao W., Ebaid R., Abomohra A. E.-F., Shahen M., Enhancement of Spirulina Biomass Production and Cadmium Biosorption using Combined Static Magnetic Field, Bioresource Technology, 265: 163-169 (2018).
[21] Javadian H., Ahmadi M., Ghiasvand M., Kahrizi S., Katal R., Removal of Cr (VI) by Modified Brown Algae Sargassum Bevanom from Aqueous Solution and Industrial Wastewater, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 44(6): 977-989 (2013).
[22] Kumar P., Mahato D.K., Kamle M., Mohanta T.K., Kang S.G., Aflatoxins: A Global Concern for Food Safety, Human Health and their Management, Frontiers in Microbiology, 7: 02170 (2017).
[23] Wolters K., ''Agent Facts'', St. Louis MO: Health INC, California, (2012).
[25] Huang S.-H., Chen D.-H., Rapid Removal of Heavy Metal Cations and Anions from Aqueous Solutions by an Amino-Functionalized Magnetic Nano-Adsorbent, Journal of Hazardous Materials, 163(1): 174-179 (2009).
[26] Faghihian H., Moayed M., Firooz A., Iravani M., Synthesis of a Novel Magnetic Zeolite Nanocomposite for Removal of Cs+ and Sr2+ from Aqueous Solution: Kinetic, Equilibrium, and Thermodynamic Studies, Journal of Colloid and Interface Science, 393: 445-451 (2013).
[27] Huang Y., Ma X., Liang G., Yan H., Adsorption of Phenol with Modified Rectorite from Aqueous Solution, Chemical Engineering Journal, 141(1-3): 1-8 (2008).
[28] Chaouati N., Soualah A., Chater M., Adsorption of PHenol from Aqueous Solution onto Zeolites Y Modified by Silylation, Comptes Rendus Chimie, 16(3): 222-228 (2013).
[29] Kaşgöz H., Durmuş A., Kaşgöz A., Enhanced Swelling and Adsorption Properties of AAm‐AMPSNa/clay Hydrogel Nanocomposites for Heavy Metal Ion Removal, Polymers for Advanced Technologies, 19(3): 213-220 (2008).
[31] سلیمی بنی س.، کوهی دهکردی م.، "کاربرد ریزجلبک‌ها در بیوتکنولوژیدومین همایش بین‌المللی و پنجمین همایش ملی پژوهشهای محیط زیست و کشاورزی ایران، (1394).
[32] Bates S.S., Tessier A., Campbell P.G., Buffle J., Zinc Adsorption and Transport by Chlamydomonas Varuiabilis and Scenedesmus Subspicatus (ChloropHyceae) Grown in Semicontinuous Culture 1, Journal of Phycology, 18(4): 521-529 (1982).
[33] Liu Q.-S., Zheng T., Wang P., Jiang J.-P., Li N., Adsorption Isotherm, Kinetic and Mechanism Studies of some Substituted PHenols on Activated Carbon Fibers, Chemical Engineering Journal, 157(2-3): 348-356 (2010).
[34] Yao Y., Xu F., Chen M., Xu Z., Zhu Z., Adsorption Behavior of Methylene Blue on Carbon Nanotubes, Bioresource Technology, 101(9): 3040-3046 (2010).
[35] Renault F., Morin-Crini N., Gimbert F., Badot P.-M., Crini G., Cationized Starch-based Material as a New Ion-Exchanger Adsorbent for the Removal of CI Acid Blue 25 from Aqueous Solutions, Bioresource Technology, 99(16): 7573-7586 (2008).
[36] Yuh-Shan H., Citation Review of Lagergren Kinetic Rate Equation on Adsorption Reactions, Scientometrics, 599(1): 171-177 (2004).
[37] Wu F.-C., Tseng R.-L., Huang S.-C., Juang R.-S., Characteristics of Pseudo-Second-Order Kinetic Model for Liquid-PHase Adsorption: a Mini-Review, Chemical Engineering Journal, 151(1-3): 1-9 (2009).