هاشم زاده, فرزاد, حسنی, امیرحسام, احمدپناهی, همایون, برقعی, سید مهدی. (1396). کارایی نانو لوله‌های کربنی چند جداره اصلاح شده با عامل کیتوزان در حذف فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم از محیط‌های آبی. مجله آب و فاضلاب, (), -. doi: 10.22093/wwj.2017.52540.2170
فرزاد هاشم زاده; امیرحسام حسنی; همایون احمدپناهی; سید مهدی برقعی. "کارایی نانو لوله‌های کربنی چند جداره اصلاح شده با عامل کیتوزان در حذف فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم از محیط‌های آبی". مجله آب و فاضلاب, , , 1396, -. doi: 10.22093/wwj.2017.52540.2170
هاشم زاده, فرزاد, حسنی, امیرحسام, احمدپناهی, همایون, برقعی, سید مهدی. (1396). 'کارایی نانو لوله‌های کربنی چند جداره اصلاح شده با عامل کیتوزان در حذف فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم از محیط‌های آبی', مجله آب و فاضلاب, (), pp. -. doi: 10.22093/wwj.2017.52540.2170
هاشم زاده, فرزاد, حسنی, امیرحسام, احمدپناهی, همایون, برقعی, سید مهدی. کارایی نانو لوله‌های کربنی چند جداره اصلاح شده با عامل کیتوزان در حذف فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم از محیط‌های آبی. مجله آب و فاضلاب, 1396; (): -. doi: 10.22093/wwj.2017.52540.2170
کارایی نانو لوله‌های کربنی چند جداره اصلاح شده با عامل کیتوزان در حذف فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم از محیط‌های آبی
1دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست(آب و فاضلاب)، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، دانشکده محیط زیست و انرژی، تهران، ایران
2عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات و رئیس پژوهش دانشکده محیط زیست و انرژی
3دانشیار گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکز، تهران، ایران
4استاد گروه آب و فاضلاب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، دانشکده محیط زیست و انرژی، تهران، ایران
چکیده
فلزات سمی و خطرناک یکی از مهم‌ترین آلودگی‌های محیط زیست به‌شمار می‌آیند. کاربرد گسترده فلزات سنگین در صنایع باعث شده است که غلظت این فلزات در آب، فاضلاب، هوا و خاک بیشتر از مقادیر زمینه‌ای افزایش پیدا کند. این عناصر سنگین و ترکیبات آنها اثرات جبران ناپذیری بر محیط زیست و انسان دارند. هدف از این پژوهش حذف یا کاهش فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم توسط نانو لوله‌های کربنی اصلاح شده با کیتوزان از محیط‌های آبی است. در این پژوهش نانولوله کربنی چند جداره اصلاح شده با کیتوزان به‌عنوان جاذب اسـتفاده شـد. از محلول نمک نیترات فلزات سنگین در آب مقطر به‌عنوان نمونه استفاده شد. متغیرهـای مـورد مطالعـه pH محلول، زمان ماند، غلظت فلزات سنگین و جرم جاذب بود. کلیه آزمایش‌ها براساس استاندارد متد انجام شد. برای شناسایی و تعیین اصلاح ساختار جاذب اصلاح شده از طیف سنجی مادون قرمز و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که راندمان جـاذب در جـذب آلاینـده بـا افزایش زمـان مانـد، افزایش غلظـت فلزات سنگین تا غلظت 20 میلی‌گرم در لیتر و افزایش pH افزایش می‌یابد. بهترین عملکرد جاذب در pH برابر 7، زمان 120دقیقه و غلظت 20 میلی‌گرم در لیتر فلزات سنگین بود که راندمان بیش از 75 درصد را نشان داد. با رسم نمودارهای ایزوترم‌های جذب لانگمیر و فروندلیچ مشخص شد که فرایند جذب از ایزوترم جذب فروندلیچ تبعیت می‌کند. با توجه به بازدهی بالا در غلظت جاذب و عدم نیاز به اصلاح pH و همچنین قابلیت دسترسی و ارزان بودن عامل اصلاح کننده کیتوزان، استفاده از نانولوله‌های کربنی اصلاح شده با کیتوزان، به‌عنوان جاذبی مؤثر در حذف فلزات سنگین سرب، روی و کادمیم از محیط‌های آبی پیشنهاد می‌شود.
Efficiency of Multi-Walled Carbon Nanotubes with Modified Chitosan Agent in Heavy Metals Removal (Lead, Cadmium and Zinc) from Aqueous Solutions
نویسندگان [English]
Farzad Hashemzadeh1؛ amirhesam hasani2؛ Homayun Ahmad panahi3؛ S.Mehdi Borghei4
1Former Graduate Student, Department of Environmental Engineering, Graduate School of the Environment and Energy, Science and Research Branch , Islamic Azad University, Tehran, Iran
2Faculty Member of Islamic Azad University, Science and Research and President of the research Faculty of Environment and Energy.
3Assoc. Prof., Chemistry Department, Islamic Azad University-Central Tehran Branch, Tehran, Iran
4Prof., Department of Environmental Engineering, Graduate School of the Environment and Energy, Science and Research Branch , Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]
Nowadays, pollution with toxic and hazardous metals has been turned into one of the most important issues and wide use of heavy metals in industries led to more concentration of these metals in water, wastewater, air and soil than base values. Such heavy metals and components have irreparable effects on environment and humans. The aim of this research is to reduce or remove heavy metals (cadmium, lead and zinc) from aqueous solutions by using multi walled carbon nanotubes modified by chitosan. In this study, multi-walled carbon nanotubes/chitosan was used as an absorbent. Nitrate salt of heavy metals in distilled water was used as the sample and variables such as pH, absorbent dose, retention time and concentration of heavy metals were studied. All experiments were according to standard methods. Also, the infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM) used for identification and modification of the absorbent. The results showed that by increasing pH, retention time and concentration of heavy metals up to 20 mg per liter, the adsorption efficiency rate also increases. Adsorbent best performance occurs at pH 7, 120 minutes and concentration of heavy metals 20 mg per liter had more than 75% efficiency. Langmuir and Freundlich adsorption isotherms plots showed that adsorption process follows the Freundlich isotherm. Due to high efficiency of adsorbent dosage and not needing to modify pH, as well as availability and inexpensiveness of modifying agent (chitosan), using carbon nanotubes modified by chitosan is suggested as an effective adsorbent for the removal of heavy metals (lead, zinc and cadmium) from aqueous solutions.
کلیدواژه‌ها [English]
Carbon Nanotubes, Chitosan, Heavy Metals, Water and Wastewater Treatment, Adsorption
مراجع
Boparai, H.K., Joseph, M. & O’Carroll, D.M., 2010. "Kinetics and thermodynamics of cadmium ion removal by adsorption onto nanozerovalent iron particles", Journal of Hazardous Materials, 186 (1), 458-465.
Bailey, S.E., Olin, T.J., Bricka, R.M. & Adrian, D.D., 1999, "A review of potentially low-cost sorbents, Water Research, 33(11), 2469-2479.
Ekinci, E., Budinova, T., Yardim, F., Petrov, N., Razvigorova, M. & Minkova, V., 2002, "Removal of mercury ion from aqueous solutions by activated carbons obtained from biomass and coals", Fuel Processing Technology, 77- 78(1), 437-443.
Gibicar, D., Horvat, M., Logar, M., Fajon, V., Falnoga, I. & Ferrara, R., 2009, "Human exposure to mercury in the vicinity of chlor-alkali plant", Environment Research, 109(1), 355-367.
Girginova, P.I., Daniel-da-silvia, A.L., Lopes, C.B., Figueira, P., Otero, M., Amaral, V.S., et al., 2010. "Silica coated magnetite particles for magnetic, removal of from water", Journal of Colliod and Interface Science, 345(2), 234-240.
Herrero, R., Lodeiro, P., Castro, C.R., Vilarin, T. & Vicente, M.E.S.D., 2005, "Removal of organic mercury from aqueous solutions biomass of the marine Macroalga Cystoseirabaccata", Water Research, 39(14), 3199-3210.
Igwe, J. C. & Abia, A. A., 2007, "Adsorption isotherm studies of Cd (II), Pb (II) and Zn (II) ions bioremediation from aqueous solution using unmodified and EDTA-modified maize cob", Eclet. Quím.,32(1), 33-42
Kosa, S.A., Al-Zahrani, G. & Abdel Salam, M., 2010, "Removal of heavy metals from aqueous solutions by multi-walled carbon nanotubes modified with 8-hydroxyquionline", Chemical Engineering Journal, 181-182(0), 159-168.
Li, P., Feng, X.B., Qiu, G.L., Shang, L.H. & Li, ZG., 2009, "Heavy metal pollution in Asia: A review of the contaminated sites", Journal of Hazardous Materials, 168(2-3), 591-601.
Lu, C. & Chiu, H., 2006. "Adsorption of zinc (II) from water with purified carbon nanotubes", Chemical Engineering Journal, 61(4), 1138-1145.
Ren, X., Chen, C., Nagatsu, M. & Wang, X., 2010. "Carbon nanotubes as adsorbents in environmental pollution management: A review", Chemical Engineering Journal, 170(2-3), 395-410.
Shamspur, T. & Mostafavi, A., 2009, "Application of modified multiwalled carbon nanotubes as a sorbent for simultaneous separation and preconcentration trace amounts of Au (III) and Mn (II)", Journal of Hazardous Materials, 168(2009), 1548-1553.
Stephen Inbaraj, B. & Sulochana, N., 2006, "Lead adsorbtionon a carbon sorbent derived from fruit shell of terminaliacatappa", Journal of Hazardous Material, 133(13), 283-290.
Tofighy, M.A. & Mohammadi, T., 2011, "Permanenthard water softening using carbon nanotube", Sheets Desalination, 268(1-3), 208-213.
Vukovic, G.D., Marinkovic, A.D., Colic, M., Ristic, M.D, Alesksic, R., Peric-Grujic, A.A., et al., 2010, "Removal of cadmium from aqueous solutions by oxidized and ethylenediamine functionalized multi-walled carbon nanotubes", Chemical Engineering Journal, 157(2010), 238- 248.
Yan-hui, L., Ze-chao, D. & Zhao-kun, L., 2004, "Removal of heavy metal from aqueous solutions by carbon nanotubes: Adsorption equilibrium and kinetic", Journal of Environmental Sciences, 16(2), 208-211.
Yardim, F., Budinova, T., Ekinci, E., Petrov, N., Razvigorova, M. & Minkova, V., 2003, "Removal of mercury (II) from aqueous solutions by activated carbons obtained from furfural", Chemosphere, 52(5), 835-841.
Zazouli, M.A. & Veisi F., 2013, "Modeling bisphenol a removal from aqueous solution by activated carbon and eggshell", Journal of Mazandaran University of Medical Sciences, 23, 129-138. (In Persian)
Zazouli, M.A., Yousefi, Z., Taghavi, M., Akbari, B. & Yazdani, J., 2013, "Cadmium removal from aqueous solutions using L-Cysteine functionalized single-walled carbon nanotubes", Journal of Mazandaran University of Medical Sciences, 23(98), 37-47. (In Persian).
Zhu, J., Deng, B., Yang, J. & Gang, D., 2009, "Modifying activated carbon with hybrid ligands for enhancing aqueous mercury removal", Carbon, 47(8), 2014-2025.
ابتدای صفحه