سنتز نانوالیاف مغناطیسی کیتوسان – زیرکنیوم و کاربرد آن در جذب آرسنیک از پساب: مطالعه سینتیک و ایزوترم جذب

زمینه و هدف: آرسنیک به دلیل داشتن پتانسیل آسیب به سلامت انسان و محیط، به‌عنوان فلزی سنگین و آلاینده‌ای سمی از دیرباز مورد توجه است. یکی از مکانیزم‌های حذف آرسنیک از محیط‌های آبی فرایند جذب است. از این‌رو هدف از این تحقیق بررسی امکان ساخت نانوالیاف مغناطیسی بر پایه کیتوسان - زیرکنیوم جهت جذب آرسنیک از پساب و بررسی سینتیک و ایزوترم جذب آن است. روش بررسی: پس از طراحی آزمایش، سنتز نانو الیاف به روش الکتروریسی انجام شد و فرمولاسیون بهینه تعیین گردید و سپس به بررسی سینتیک و ایزوترم جذب آن پرداخته شد. نانو الیاف سنتز شده با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی مادون قرمز، پراش پرتو ایکس و مغناطیس‌سنجی مورد تجزیه ‌و تحلیل قرار گرفت. یافته ها: فرمولاسیون بهینه شامل کیتوسان 2/84 درصد، نانوزیرکنیوم 0/97 درصد و نانوآهن 0/94 درصد به‌دست آمد و مشخص شد الیاف سنتزی از سینتیک شبه درجه اول و ایزوترم فروندلیچ پیروی می کند. تاثیر پارامترهای غلظت اولیه آلاینده، زمان تماس و ph بر مقدار جذب مورد بررسی قرار گرفت. همچنین غلظت بهینه نیترات آرسنیک برابر با mg/l 70 ، زمان بهینهmin 45 و ph بهینه برابر با 3 به دست آمد.نتیجه گیری: با توجه به نتایج می توان نتیجه گرفت که شکل‌گیری نانوالیاف به صورت شبکه منظم بوده و حضور ذرات نانو آهن نیز در بین الیاف سنتزی قابل مشاهده است. همچنین با توجه به شکل آنالیز مغناطیس‌سنجی، مشخص شد که نانو الیاف مغناطیسی کیتوساننانوزیرکنیوم به خوبی مغناطیسی شده و به صورت فری مغناطیس است. درنهایت می‌توان نتیجه گرفت که نانوجاذب سنتز شده، پتانسیل بالایی جهت حذف آرسنیک از پساب صنایع دارد.

Synthesis of chitosan-zirconium magnetic nanofibers and its application for arsenic adsorption from wastewater: Kinetics and isotherms studies

Background and Objective: Arsenic has long been considered as a heavy metal and toxic pollutant due to its potential to harm the human health and the environment. Adsorption is one of the mechanisms for arsenic removal from wastewater. Therefore, the purpose of this research was to investigate the feasibility of synthesized chitosanzirconium magnetic nano fiber on arsenic adsorption from wastewater and to evaluate its kinetic and isotherm models.Materials and Methods: Synthesis of nanofibers was performed by electrospinning method and the optimal formulation was determined following the experimental design. Then, kinetics and isotherms of arsenic adsorption on the as synthesized nanofibers were investigated. The prepared nanofiber was characterized using Xray diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopes (FESEM), Infrared Fourier Transform (FTIR) and Vibrational Sampler Magnetic Meter (VSM).Results: The optimal formulation was obtained: 2.84% chitosan, 0.97% nanozirconium and 0.94% nanoiron. The adsorption of arsenic on synthetic fibers was found to follow quasifirstorder kinetics and the Freundlich isotherm. Furthermore, the effect of initial concentrations of arsenic, contact time, temperature and pH on arsenic adsorption were surveyed. The optimal condition for nitrate arsenic adsorption was obtained at initial concentration of 70 mg/L, 45 min contact time and at pH 3.Conclusion: According to the results, the synthesized nanofiber displayed a regular network structure with the distribution of the Zrnanoparticles in its shape. Also, according to the form of magnetometric analysis, it was found that chitosannanosirconium magnetic nanofibers are well magnetized and are free magnetic. Finally, it can be concluded that the synthesized nanosorbent has a high potential for arsenic removal from industrial effluents.