بررسی کارایی جاذب نانولیف لیگنوسلولزی در حذف مس از محلول های آبی

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، آلودگی محیط زیست، موسسه آموزش عالی بهاران گرگان، گرگان، ایران

2 کارشناسی ارشد، آلودگی محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استادیار گروه آلودگی محیط‌زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

امروزه به علت توسعه سریع صنایع شیمیایی، آلودگی محیط­زیست در نتیجه ورود ترکیبات شیمیایی آلی و معدنی و همچنین فلزات سنگین به مشکلی جدی تبدیل شده است. جذب سطحی با استفاده پلیمرهای زیستی(نانوفیبرلیگنوسلولز و نانوفیبرکیتین) فناوری نوینی است که دوستدار محیط زیست برای کاهش و حذف فلزات سنگین از فاضلاب­های صنعتی می­باشد. هدف از انجام این مطالعه ارزیابی کارایی جاذب نانولیف لیگنوسلولزی (نانوفیبرسلولز حاوی لیگنین و همی­سلولزها) در حذف فلزسنگین مس می­باشد. درسیستم ناپیوسته پارامترهای pH (8-4)، دوز جاذب (g 5/0-1/0) ، زمان تماس (min 120-15)، غلظت اولیه فلز مس (mg/l 50-5) و درجه حرارت (˚C40-15) بررسی شد. نتایج با تحلیل واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون دانکن جهت برآورد معنی­داری تغییرات پارامتر­ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. بر اساس نتایج، بیش­ترین درصد حذف فلز مس در pH برابر 7، غلظت اولیه فلز mg/l 5، مقدار جاذب g/l 3/0 و دمای ˚C 25، برابر mg/g 8/99 مشاهده شد. با توجه به نتایج این تحقیق، از جاذب نانولیف لیگنوسلولزی (با کارایی بالای 98%) برای حذف مس از پساب­های صنایع می­توان استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Lignocellulose Nanofiber Adsorbent Efficacy in Cu(II) Removal from Aqueous Solutions

نویسندگان [English]

  • Syede Homa Hosseini 1
  • Saeedeh Rastgar 2
  • Hassan Rezaei 3
1 M.Sc. Graduate in Environmental Pollution, Baharan Higher Education Institute, Gorgan, Iran
2 M.Sc. Graduate in Environmental Pollution, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GUASNR), Gorgan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Environmental Pollution, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GUASNR), Gorgan, Iran
چکیده [English]

Nowadays, rapid development of the chemical industry has brought about environmental pollution, a serious threat, as a result of the entry of organic and inorganic chemicals, as well as heavy metals. Surface absorption by the use of biological polymers is a novel environmentally friendly technology for reducing and removing heavy metals from industrial wastewater. The objective of this study was to investigate the performance of lignocellulose nanofiber (LCNFs) adsorbents in the removal of Cu(II) from aqueous media. The test conditions are considered for two completely identical adsorbents. In the batch system, parameters of pH (4-8), adsorbent dosage (0.1- 0.5 g/l), contact time (15-120 min), Cu(II) initial concentration (5-50 mg/l), and temperature (15-40 °C) were studied. The results were analyzed by one-way ANOVA and Duncan's tests for significant evaluation of changes in parameters. Results showed that the highest percentage of removal of Cu(II) (99.8%.) for LCNFs at pH 7, Cu(II) concentration of 10 mg/l, adsorbent dosage of 0.3 g/l, contact time of 60 min at temperature of 25 °C was obtained. This study showed that LCNFs adsorbents are considered as an optimal adsorbent for removal Cu(II) by removing more than 98% of Cu(II) from aqueous solutions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioadsorbent
  • Lignocellulose Nano-fibers
  • Cu(II)
  • Aqueous solutions

Ahluwalia S. S. and Goyal D. (2007). Microbial and plant derived biomass for removal of heavy metals from wastewater. J. Bioresou. Technol., 98(12), 2243-2257.

 

Alizadeh R., Abedini S., Nabibidehnedi G. and Amoabedini G. (2010). Removal of lead from wastewater battery industries using magnetic nanoparticles of iron. Iran. J. Chem.  Chem. Eng. (IJCCE), 30(1), 71-77. [In Persian].

 

Arias F., Beneduci A., Chidichimo F., Furia E., and Straface S. (2017). Study of the adsorption of mercury (II) on lignocellulosic materials under static and dynamic conditions.  Chemosphere, 180, 11-23.

 

Chu K.H. (2002). Removal of copper from aqueous solution by chitosan in prawn shell: Adsorption equilibrium and kinetics. Hazard. Mater., 90(1), 77-95.

 

Dang V.B.H., Doan H.D., Dang-Vu T. and Lohi A. (2009). Equilibrium and kinetics of biosorption of cadmium (II) and copper (II) ions by wheat straw. J. Bioresour. Technol., 100, 211-219.

 

Deng J., Kang X., Chen L., Wang Y., Gu Z. and Lu Z. (2011). A nanofiber functionalized with dithizone by Coelectrospinning for Lead (ll) Adsorption from aqueous media. Hazard. Mater., 196, 187-193.

 

Forutan R., Ehsandoost E., Hadipour S., Mobaraki Z., Saleki M.and Mohebbi G. (2016). Kinetic and equilibrium studies on the adsorption of lead by the chitin of pink shrimp (Solenocera melantho). Entomol. Appl. Sci. Lett., 3, 20–26.

 

Kardam A., Raj K.R., Srivastava S. and Srivastava M.M. (2014). Nanocellulose fibers for biosorption of cadmium, nickel, and lead ions from aqueous solution. J. Clean Technol. Environ. Policy., (16), 385-393.

 

Kula I., Uğurlu, M., Karaoğlu, H. and Çelik, A. (2008). Adsorption of Cd(II) ions from aqueous solutions using activated carbon prepared from olive stone by ZnCl2 activation. Bioresour. Technol., 3, 492-501.

 

Lopicic Z.R., Stojanovic M.D., Marovic S.B., Milojikovic J.V., Mihajilovic M.L., Radoicic T.S. and Kijevcanin M.L. (2016). Effects of different mechanical treatments on structural changes of lignocellulosic waste biomass and subsequent Cu(II) removal kinetics. Arab. J. Chem., 5, 120-129.

 

Maleki A., Mahvi A.H., Zazouli M.A., Izanloo H. and Barati A.H. (2011). Aqueous cadmium removal by adsorption on barley hull and barley hull ash. Asian J. Chem., 23, 1373-1376.

 

Pamukoglu M.Y. and Kargi F. (2006). Batch kinetics and isotherms for biosorption of copper (II) ions onto pretreated powdered waste sludge (PWS). Hazard. Mater., 138(3), 479-484.

 

Quintelas C. Rocha Z. Silva B. Fonseca, B. Figueiredo, H. Tavares, T. (2009). Absorptive performance of an Escherichia coli biofilm supported on zeolite NaY for the removal of Cr (VI), Cd (II), Fe(III) and Ni(II). Chem. Eng. J., 152, 110-115.

 

Rajawat D.S., Kardam A., Srivastava S., and Satsangee S.P. (2013). Nanocellulosic fiber-modified Carbon paste electrode for Ultra trace determination of Cd(ll) and pb(ll) in aqueous solution. Environ. Sci. Pollut. Res. (ESPR) J., 20(5), 3068-3076.

 

Ramesh A., Hasegawa H., Sugimoto W., Maki T. and Ueda K. (2008). Adsorption of gold (III), platinum (IV) and palladium (II) onto glycine modified crosslinked chitosan resin. J. Bioresour. Technol., 99(9), 3801-3809.

 

Sanati A.M., Bahramifar N., Mehraban Z., Younesi H. (2013). Lead removal from aqueous solution using date-palm leaf ash in batch system. Water Wastewater J., 25(4), 51-58. [In Persian]

 

Shukla A., Zhang Y.H., Dubey P., Margrave J.L. and Shukla S.S. (2002). The role of sawdust in the removal of unwanted materials from water.  Hazard. Mater., 95(1-2), 137-152.

 

Sposito A. Pagnanelli F. Lodi, Solisio C. and Veglio F. (2001). Biosorption of heavy metals by Sphaerotilus natants: An equilibrium study at different pH and biomass concentration. J. Hydromet., 60, 129-141.

 

Wang L., Meng C.G., Han M. and Ma W. (2008). Lithium uptake in fixed-pH solution by ion sieves. J. Colloid Inter. Sci., 325(1), 31-40.

 

Yan G. and Viraraghavan T. (2001). Heavy metal removal in a biosorption column by immobilized M. rouxii biomass. J. Bioresour. Technol., 78, 243-249.

 

Zhang X. and Rolandi M. (2017). Engineering strategies for chitin nanofibers. J. Mater. Chem. B Mater. Bio. Medicine, 5, 2547-2559.