نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آلودگی محیط زیست

2 گروه محیط زیست، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار گروه بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی گلستان

4 دانشیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

فرآیندهای صنعتی و کشاورزی منجر به انتشار فلز کادمیوم در اکوسیستم شده است. یکی از روش‌های حذف فلزات سنگین استفاده از جذب سطحی است. این پژوهش پتانسیل نانوگرافن مغناطیسی برای حذف یون‌های کادمیوم از محلول آبی را ارزیابی نمود. درسیستم ناپیوسته، پارامترهای pH (4-8)، دوز جاذب (g05/0-01/0)، زمان تماس (min120 -15)، غلظت اولیه فلز کادمیوم (-1L mg. 200-5 ) و دما (C45-15) بررسی شد. همچنین مطالعات ایزوترم ، سینتیک و ترمودینامیکی فرایند جذب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد حداکثر میزان جذب کادمیوم در شرایط 6 pH=، غلظت-1L mg.100، زمان تماس min 120، دمای محیطC 45 و دوز جاذب g 01/0 رخ داده است. پارامترهای ترمودینامیکی شامل تغییرات انرژی آزاد گیبس (∆G)، آنتالپی (∆H) و آنتروپی (∆S) نشان داد که فرآیند جذب فلز کادمیوم در محدوده دمایی 288 تا k318 خود به خودی و گرماگیر و با افزایش بی نظمی همراه است. ضرایب تعیین به دست آمده بین داده‌‌های اندازه‌‌گیری شده مدل شبه مرتبه دوم (99/0 = R2) و مدل شبه مرتبه اول (19/0 =R2) نشان داد که مدل شبه مرتبه دوم داده‌‌های آزمایشگاهی را بهتر توصیف می‌‌کند. همچنین روابط مربوط به ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ برای جذب کادمیوم توسط نانو ذرات گرافن مغناطیسی اصلاح شده نشان داد ایزوترم فروندلیچ( 96/0 = R2) نسبت به لانگمویر (79/0= R2) برای توصیف فرآیند جذب مناسب‌‌تر بوده و مطابقت بیشتری با داده‌‌های آزمایشگاهی دارد. با توجه به نتایج این پژوهش از جاذب نانو گرافن اکساید مغناطیسی با راندمان 8/92% می‌توان برای حذف کادمیوم از محلول‌‌های آبی می‌‌توان استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Removal of cadmium ions from aqueous solutions using magnetic nano grapheme oxide

نویسندگان [English]

  • Parya Fathollahi 1
  • Hassan Rezaei 2
  • Mahdi Sadeghi 3
  • Somayeh Namroodi 4

1 M.Sc. ُStudent , Department of Environmental Sciences, Faculty of Fisheries and Environment, , GorganUniversity of Agricultural Sciences and Natural

2 Environmental Science Department,,Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Sciences, IRAN

3 Associate professor of Environmental Health Research Center, Golstan University of Medical Sciences

4 Associate Professor, Department of Environmental Sciences, Faculty of Agriculture, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources

چکیده [English]

Industrial and agricultural processes have led to the release of cadmium metal into the ecosystem. One way to remove these heavy metals is to use adsorption. This study evaluated the potential of magnetic nanographene to remove cadmium ions from aqueous solution In the discontinuous system, pH parameters (4-8), adsorbent dose (0.05-0.01 g), contact time (15-120 min), initial cadmium concentration (5-200 mgL-1) and temperature (15-45° C)) was checked. Also, isothermal, kinetic and thermodynamic studies of the adsorption process were investigated. The results showed the maximum amount of cadmium uptake at pH = 6, concentration 100 mgL-1 , contact time 120 min, ambient temperature 45 ° C and adsorbent dose occurred 0.01 g Thermodynamic parameters including Gibbs free energy changes (∆G), enthalpy (∆H) and entropy (∆S) showed that the cadmium metal adsorption process in the temperature range of 288 to 318 k is spontaneous and endothermic and with increasing irregularity. The coefficients of determination obtained between the measured data of the quasi-second-order model (R2 = 0.99) and the first-order quasi-first-order model (R2 = 0.19) showed that the second-order quasi-second-order model better describes the laboratory data. Also, the relationships between the Langmuir and Freundlich isotherms for the adsorption of cadmium by modified magnetic graphene nanoparticles showed that the Freundlich isotherm (R2 = 0.96) was more appropriate than the Langmuir (R2 = 0.79) to describe the adsorption process. Has more with laboratory data. According to the results magnetic nano-graphene adsorbent with 92.8% efficiency can be used to remove cadmium from aqueous solutions

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • cadmium
  • nano graphene oxide
  • magnetic