حذف کارآمد مس از محیط‌های آبی با استفاده از کربن فعال بهبود یافته با بیوسورفکتانت‌های رامنولیپیدی

هدف: یکی از چالشهای زیست‌محیطی صنایع مختلف، حذف فلزات سنگین از محیطهای آبی است. امروزه، استفاده از روش جذب سطحی به عنوان روشی کارآمد برای غلبه بر این چالش مورد توجه قرار دارد. اگر چه، مشخصات فیزیکی و شیمیایی جاذب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.مواد و روش: در این پژوهش، کارایی یک نمونه زغال فعال بهبود یافته با بیوسورفکتانت‌های رامنولیپیدی به منظور حذف یونهای مس از محیط آبی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، تاثیر برخی پارامترهای عملیاتی شامل نسبت جاذب به فلز (50 تا 200)، ph محیط (4 تا 10) و دور همزن (100 تا 300 دور در دقیقه) بر راندمان حذف مس در قالب یک طرح آزمایشی مرکب مرکزی بررسی گردید. نتایج مطالعات آزمایشگاهی با استفاده از مدلسازی آماری و تحلیل آنالیز واریانس مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج: تحلیل آماری نتایج نشان داد که تاثیر کلیه پارامترها بر کارایی جذب بارز بوده به نحوی که با افزایش نسبت جاذب به فلز و ph، و همچنین با کاهش دور همزن، راندمان افزایش یافت. در نتیجه بهینه‌سازی فرایند، راندمان حذف بیش از 99% با نسبت جاذب به فلز 200، ph محیط 7 و دور همزن 100 دور در دقیقه حاصل شد. مطالعات تکمیلی تحت شرایط بهینه نشان داد که فرایند از سینتیک شبه درجه دو و مدل جذب همدمای فروندلیچ پیروی می‌کند. همچنین، بررسی‌های ترمودینامیکی و جذب چندمرحله‌ای نشان داد که جذب مس بر جاذب اصلاح شده یک فرایند دومرحله‌ای شامل جذب اولیه شیمیایی با نرخ بالا و سپس، جذب ثانویه فیزیکی آهسته، احتمالاً ترسیب، می‌باشد. ارزیابی گزینش‌پذیری جذب نیز بیانگر تاثیر منفی سایر فلزات بر جذب مس می‌باشد.نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که زغال فعال بهبود یافته با بیوسورفکتانت‌های رامنولیپیدی را می‌توان به عنوان جاذب بالقوه و کارآمد برای تصفیه پسابهای آلوده به فلزات سنگین مورد استفاده قرار داد.

efficient removal of cu(ii) from aqueous solution using activated carbon modified by rhamnolipid biosurfactant

objective: one of the environmental challenges of various industries is the removal of heavy metals from aquatic environments. nowadays, the use of adsorption method is considered as an efficient method to overcome this challenge. although, the physical and chemical characteristics of the sorbent are of particular importance. in this research, the efficiency of an activated carbon sample modified with rhamnolipid biosurfactants was evaluated in order to remove copper ions from the aqueous environment.materials and methods: for this purpose, the effect of some operational parameters including the ratio of adsorbent to metal (50 to 200), initial solution ph (4 to 10) and stirring speed (100 to 300 rpm) on copper removal efficiency in the form of a central composite experimental design was investigated. the results of experimental studies were evaluated using statistical modeling and analysis of variance.results: the statistical analysis of the results revealed that the effect of all parameters on the adsorption efficiency was significant, so that the efficiency increased with the increase of the ratio of adsorbent to metal and ph, and with the decrease of the stirring speed. as a result of optimizing the process, the removal efficiency of more than 99% was achieved under the ratio of adsorbent to metal of 200, ph of 7 and stirring speed of 100 rpm. additional studies under optimal conditions showed that the process follows pseudo-second-order kinetics and the freundlich isothermal adsorption model. moreover, thermodynamics and multistep adsorption studies showed that the adsorption of copper on the modified adsorbent is a two-step process including a high-rate primary chemical adsorption followed by a slow physical secondary adsorption, likely precipitation. the evaluation of absorption selectivity also indicated substantially adverse effect of other metals on the absorption rate of copper ions.conclusions: the results of this research showed that activated carbon improved with rhamnolipid biosurfactants can be used as a promising and efficient sorbent for the treatment of wastewater contaminated with heavy metals.