سنتز نانوکامپوزیت نشاسته- آهن اکسید به روش هم‌رسوبی و استفاده از آن برای جذب نیکل و کادمیوم از فاضلاب

زمینه و هدف: آلوده شدن محیط‌ زیست به فلزات سنگین سبب آلودگی آب و محصولات کشاورزی شده است. این فلزات ویژگی تجمع‌پذیری زیستی دارند و ورود آن‌ها به بدن انسان بیماری‌های زیادی به همراه خواهد داشت. بنابراین مطالعه در زمینه بی‌خطر‌سازی آن‌ها دارای اهمیت است. هدف از این تحقیق سنتز و بررسی کارایی نانوکامپوزیت نشاسته- آهن اکسید در حذف دو فلز سنگین نیکل و کادمیوم از فاضلاب می‫باشد. روش کار: در این پژوهش تلاش شده است تا از پلیمر طبیعی نشاسته برای تهیه نانوکامپوزیت نشاسته- آهن اکسید استفاده شود. ویژگی های ساختاری و گروه های عاملی آن با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی از نوع گسیل میدانی (fe-sem)، تجزیه عنصری (edx) و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون‌قرمز (ft-ir) مورد بررسی قرار گرفت. سپس کارایی نانوکامپوزیت نشاسته- آهن اکسید به عنوان جاذب برای حذف فلزات سنگین نیکل و کادمیوم به روش پیوسته از محلول های سنتزی بررسی شد. به این منظور، محلول آبی مادر با غلظت 1000 میلی گرم بر لیتر از فلزات نیکل و کادمیوم تهیه شد. اثر مقدار جاذب، ph و زمان تماس در فرایند حذف مطالعه شد. ضریب همبستگی هم‌دما لانگمویر، فروندلیچ و تمکین نیز بررسی شدند.یافته ها: نانوکامپوزیت سنتز شده از کارآیی مناسبی در حذف نیکل و کادمیوم برخوردار است. به طوری که بیشترین مقدار جذب با 0.05 گرم از جاذب تهیه شده از محلول با غلظت 10 میلی گرم بر لیتر از یون‫های نیکل و کادمیوم و ph برابر 4 به دست آمد. با افزایش مقدار ph راندمان جذب افزایش یافت که نشان‌دهنده ساز وکار تبادل یونی است. فرآیند جذب فلز کادمیوم از معادله فروندلیچ پیروی می کند درحالی‌که فلز نیکل از هیچ‌کدام از معادله‌ها پیروی نمی کند. ضریب همبستگی معادله‌های سینتیکی هر دو فلز با همبستگی بسیار مناسب، انطباق خوبی با معادله شبه درجه دوم نشان داد.نتیجه گیری: نتایج نشان دادند که جاذب تهیه شده کارایی مناسبی در حذف فلزات سنگین نیکل و کادمیوم دارد. با توجه به این که آزمایش در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد کاربرد این روش در صنعت باید از جنبه اقتصادی مورد بررسی قرار گیرد.

synthesis of starch-iron oxide nanocomposite by coprecipitation method and its use for adsorption of nickel and cadmium from wastewater

backgrounds & objectives: contamination of the environment by heavy metals, pollute water and agricultural products. the aggregation of these metals will cause various diseases for human. therefore, it is important to study how to make them safe. the purpose of this study is to evaluate the efficiency of starch-iron oxide nanocomposite in removing two heavy metals, nickel and cadmium, from wastewater.methods: in this study, an attempt was made to use starch as natural polymer to prepare starch-iron oxide nanocomposites. its structural properties and functional groups were investigated using scanning electron microscopy (fe-sem), elemental decomposition (edx) and fourier transform infrared (ft-ir) spectroscopy. then, the efficiency of starch-iron oxide nanocomposite as an adsorbent for the removal of heavy metals including nickel and cadmium from continuous synthetic solutions was investigated. for this purpose, aqueous solution with a concentration of 1000 mg/l of nickel and cadmium metals was prepared. the effect of adsorbent amount, ph and contact time on the removal process was studied. langmuir, freundlich and temkin isotherm models were used for study of procedure isotherm.results: the synthesized nanocomposite has good efficiency in removing nickel and cadmium. maximum uptake of heavy metal ions was occurred at ph=4, using 0.05g of starch-iron oxide nano-composite from 20 ml aqueous solutions content 10 ppm of two studied ions. the adsorption efficiencies were found to be ph dependent which because of ionic interaction, by increasing ph value the removal increased. the cadmium adsorption process follows the freundlich equation, while the nickel metal does not follow any of the equations. investigations of kinetics of the process were performed and showed pseudo second-order model has the best correlation for adsorption procedure.conclusion: in general, this investigation showed that, the fabricated adsorbent has high efficiency for removal of nickel and cadmium ions. but application of this method in the industry should be economically evaluated.