بررسی حذف یون سرب از محلول آبی با استفاده از نانوکامپوزیت هیدروکسید لایه دوگانه نشانده شده بر کربن فعال مغناطیسی به روش طراحی مرکب مرکزی

مقدمه: آلودگی خاک و محیط‌های آبی با فلزات سنگین، یک مشکل جدی و در حال گسترش است. برخی از آلاینده‌ها مانند فلزات سنگین از جمله سرب زوال‌ناپذیر هستند که بیشتر این فلزات خاصیت سمی بالایی دارند و یک موضوع مهم زیست محیطی محسوب می‌شود. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف حذف سرب از محلول‌های آبی توسط نانوکامپوزیت هیدروکسید لایه دوگانه نشانده شده بر کربن فعال مغناطیسی انجام شد.روش‌ها: این مطالعه تجربی در مقیاس آزمایشگاهی انجام و نمونه‌های آلوده به سرب به صورت سنتتیک تهیه گردید. در این تحقیق، تاثیر ph (بین 4 تا 10)، غلظت جاذب (3-0.1 گرم در لیتر)، زمان تماس (120-10 دقیقه) و غلظت‌های اولیه سرب (20-5 میلی‌گرم در لیتر) در حذف یون سرب مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد فرایند بر اساس پاسخ‌های درصد حذف یون‌های سرب ارزیابی گردید. تعیین تعداد آزمایش‌ها، آنالیز آماری داده‌ها و بهینه‌سازی حذف یون سرب با به کارگیری طرح مرکب مرکزی و روش سطح- پاسخ انجام شد.یافته‌ها: تاثیر شاخص‌های بهره‌برداری بر راندمان حذف سرب طبق جدول anova نشان داد که به غیر از غلظت سرب، بقیه شاخص‌ها معنی‌دار بود و به ترتیب شدت تاثیر و بالاترین مقدار f شامل غلظت هیدروکسید لایه دوگانه، زمان تماس و ph بود. درصد حذف یون سرب در شرایط بهینه با 6.73 = ph، زمان واکنش 67.71 دقیقه، غلظت جاذب نانوکامپوزیت هیدروکسید لایه دوگانه 2.10 گرم در لیتر، غلظت اولیه سرب 10.98 میلی‌گرم در لیتر، 96.11 درصد به دست آمد. در این شرایط، میزان مطلوبیت مدل 100 درصد بود. بیشترین میزان مطابقت سینتتیک جذب با مدل درجه دوم مشاهده شد و این مدل به عنوان بهترین نمونه جهت توصیف رفتار سینتتیکی جاذب هیدروکسید لایه دوگانه نشانده شده بر کربن فعال مغناطیسی در جذب یون سرب از محیط‌های آبی انتخاب گردید.نتیجه‌گیری: جاذب هیدروکسید لایه دوگانه نشانده شده بر کربن فعال مغناطیسی، جاذب مناسبی برای حذف یون سرب از محلول‌های آبی می‌باشد. همچنین، طرح مرکب مرکزی و روش سطح- پاسخ برای بهینه‌سازی متغیرهای موثر در فرایند حذف یون سرب به روش جذب سطحی مناسب می‌باشد.

evaluation of lead ion removal from aqueous solutions with nano-composite of layered double hydroxides coated on magnetic activated carbon by central composite design method

background: contamination of soils and aquatic environments with heavy metals is a serious and growing problem. some pollutants, such as heavy metals like lead, are persistent, and most of these metals have high toxicity and are a significant environmental concern. therefore, the present study aimed to remove lead from aqueous solutions by layered double hydroxide (ldh) nanocomposite deposited on magnetically activated carbon.methods: this experimental laboratory study was conducted on a small scale in a laboratory setting, and the samples were synthetically prepared. in this study, the effect of ph (4-10), adsorbent concentration (0.1-3 g/l), contact time (10-120 minutes), and initial concentrations of lead (5-20 mg/l) on the removal of lead ions was investigated. process performance was evaluated based on the percentage of lead ion removal responses. determination of the number of experiments, statistical analysis of the data, and optimization of lead ion removal were performed using the central composite design and surface-response method.findings: the effect of exploitation indicators on lead removal efficiency according to the analysis of variance (anova) table showed that, apart from lead concentration, the rest of the indicators were significant, and respectively, the intensity of the effect and the highest value of f included ldh concentration, contact time, and ph. lead removal efficiency was obtained 96.11% in optimal conditions with ph = 6.73, a reaction time of 67.71 minutes, a concentration of ldh nanocomposite adsorbent of 2.10 g/l, and an initial lead concentration of 10.98 mg/l. in these conditions, the model’s utility was 100%. based on the results, the highest correlation of adsorption kinetics was observed with the quadratic model. this model was selected as the most suitable to describe the kinetic behavior of ldh adsorbent deposited on magnetically activated carbon in the adsorption of lead ions from aqueous media.conclusion: the ldh adsorbent deposited on magnetically activated carbon is a suitable material for removing lead ions from aqueous solutions. moreover, the utilization of a central composite design and surface response methodology to optimize the key variables in the lead ion removal process through adsorption is commendable.