جذب کادمیوم از محلول های آبی با استفاده از نانو ذره دی اکسید سیلیکون اصلاح شده

سابقه و هدف: فلزات سنگین همانند کادمیوم اثرات مضر زیادی را در محلول های آبی ایجاد می کند. بنابراین حضور فلزات سنگین در آب های سطحی و زیرزمینی به عنوان مشکل آلاینده معدنی اصلی شده است .روش های مختلفی جهت حذف فلزات سنگین وجود دارد که یکی از بهترین روش ها جذب سطحی است. هدف از این پژوهش حذف یون های کادمیوم دو ظرفیتی از محلول های آبی با استفاده از جاذب نانو دی اکسید سیلیکون اصلاح شده به وسیله 2 آمینو‌پیریدین و edta می باشد. مواد و روش‌ها: نانو دی اکسید سیلیکون به همراه تولوئن در حمام اولتراسونیک قرار گرفت، سپس مخلوط 2 آمینو‌پیریدین و edta با نسبت 1:1 به ترکیب اولیه اضافه شد . پس از 24 ساعت رفلاکس در حمام روغن نمونه به مدت زمان 10 دقیقه به دستگاه سانتریفیوژ منتقل شد. ماده ی به دست آمده به وسیله محلول کلروفرم، اتانول و آب مقطر دو بار تقطیر آبکشی گردید. درپایان محصول پس از انجام عملیات خشک سازی و قرار دادن در دستگاه وکیوم در دمای 100 درجه سانتی‌گراد و به مدت 24 ساعت آماده شد. تاثیر فاکتورهای ph، زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت محلول کادمیوم و دما بر کارایی حذف و ظرفیت جذب کاتیون‌های کادمیوم به وسیله جاذب نانو سیلیکون دی اکساید اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در سیستم ناپیوسته، با سه بار تکرار انجام گرفت. محلول های آزمایش در غلظت های متفاوت از رقیق کردن محلول استوک اولیه با آب مقطر دیونیزه تهیه شدند.ph محلول با استفاده از محلول های 0/1 مولار نیتریک اسید و سدیم هیدروکسید در ابتدای آزمایش تنظیم شدند و بعد از شروع آزمایش کنترل نشدند. در این مطالعه پارامترهایی از جمله تاثیر ph، دما، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت در سیستم ناپیوسته و با سه بار تکرار بررسی گردید. محلول های حاوی جاذب در ارلن مایر 250 میلی لیتری قرارداده شده و در شیکر با دور rpm120 در زمان های مشخص قرار گرفتند و پس از آن نمونه ها در سانتریفیوژ با rpm 4000 به مدت 5 دقیقه قرار گرفتند. میزان غلظت یون های سرب در محلول با استفاده دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی تعیین شدند. نتایج با استفاده از نرم افزار excel تجزیه و تحلیل شد. در پایان برای تعیین مکانیسم جذب مدل های ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ و همچنین سینتیک جذب مورد بررسی قرار گرفتند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که در ph=4، در دمای 25 درجه سانتی‌گراد و در مدت زمان 35 دقیقه مقدار جذب بهینه صورت گرفت. بررسی ایزوترم‌های لانگمویر (r^2=0.93) و فروندلیچ (r^2=0.94) نشان داد که داده‌های تجربی با هر دو ایزوترم مطابقت دارد و می‌توان نتیجه گرفت جذب کادمیوم توسط جاذب اصلاح شده به وسیله نانو سیلیکون دی اکساید به صورت تک لایه و همچنین لایه لایه انجام شده است ولی برازش بیشتری با فروندلیچ داشت. مطالعات سینتیک نشان داد که سینتیک جذب مطابق معادله شبه درجه دوم می باشد. نتیجه‌گیری: بنابراین بر اساس یافته‌های این مطالعه چنین می‌توان گفت که نانو دی اکسید سیلیکون اصلاح شده می‌تواند به عنوان یک جاذب مناسب ، ارزان و دوستدار محیط زیست جهت حذف فلزات سنگین از محلول های آبی به ویژه از فاضلاب صنایع استفاده شود. در مقایسه با سایر تحقیق های مشابه در زمینه جذب سطحی مشخص شد که این جاذب از بهترین جاذب ها می باشد و می تواند به شکل موفقیت آمیزی برای حذف فلزات سنگین در صنایع مختلف استفاده شود.