بررسی کارایی نانو کامپوزیت هیدروچار در حذف کادمیم از محلول آبی با استفاده از سطح پاسخ

هدف از این مطالعه سنتز و بررسی تاثیر هیدروچار اصلاح شده با نانوذره روی صفر ظرفیتی و تثبیت با سیترات سدیم (hc@nzvz@sc) در حذف کادمیم از محلول آبی تحت‌تاثیر فاکتورهای موثر بر حذف است. بدین منظور عوامل موثر بر حذف شامل مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه و ph  با استفاده از روش سطح پاسخ (rsm)  بر اساس طرح مکعب مرکزی ccd)) برای بهینه‌سازی حذف یون کادمیم (cd)  توسط هیدروچار اصلاح شده با نانوذره روی صفر ظرفیتی و تثبیت با سیترات سدیم از محلول‏های آبی طراحی شد. همچنین برای بررسی بارگذاری موفق نانوذره روی صفر ظرفیتی بر روی هیدروچار از روش‏های طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(sem) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (edx)، طیف‌سنج مادون قرمز (ftir)  و طیف سنجی پرتو ایکس (xrd)  استفاده شد. نتایج edx، sem، ftir و xrd نشان داد که نانوذره روی صفر ظرفیتی با موفقیت بر روی هیدروچار بارگذاری شد. مقدار p-value کمتر از 0.0001 و r2 بالا (0.98) نشان داد. پیش‏بینی حذف کادمیم از محلول آبی توسط جاذب به خوبی و  با دقت بالا توسط مدل طرح مکعب مرکزی انجام شد. نتایج نشان داد که حذف بهینه کادمیم در 7=ph ، غلظت اولیه 75 میلی‏گرم در لیتر، زمان تماس 60 دقیقه و مقدار  جاذب 1.5 گرم در لیتر به‏دست آمد که 91.35 درصد بود. به‏طورکلی نتایج این مطالعه نشان داد که هیدروچار اصلاح شده با نانوذره روی صفر ظرفیتی و تثبیت با سیترات سدیم می‏تواند به‏عنوان یک جاذب ارزان قیمت و  با کارایی بالا در حذف فلزات سنگین از پساب به ‏کار برده شود. همچنین طرح مکعب مرکزی به‏عنوان یک روش کارآمد و کم‌هزینه در مدل‏سازی و بهینه‏سازی حذف آلاینده‏ها از محلول آبی استفاده شود.

investigating the efficiency of hydrochar nanocomposite in removing cadmium from aqueous solution using response surface

this study aims to synthesize and investigate the effect of hydrochar modified with zero-valence zinc nanoparticles and stabilized with sodium citrate (hc@nzvz@sc) on removing cadmium from an aqueous solution under the influence of factors affecting the removal. for this purpose, the effective factors on removal include adsorbent dose, contact time, initial concentration, and ph using the response surface method (rsm) based on the central cube design (ccd) to optimize the removal of cadmium (cd) ions by hc@nzvz@sc from aqueous solutions. also, sem-edx, ftir, and xrd methods were used to check the successful loading of zero-valent zinc nanoparticles on hydrochar. sem-edx, ftir, and xrd results showed that zero valence zinc nanoparticles were successfully loaded on hydrochar. the low p value (<0.0001) and high r2 (0.98) showed that the prediction of cadmium removal from aqueous solution by the adsorbent was done well and with high accuracy by the ccd model. the results showed that the optimal removal of cadmium was achieved at ph = 7, the initial concentration was 75 mg/l, the contact time was 60 minutes, and the adsorbent dose was 1.5 g/l, which was 91.35%. in general, the results of this study showed that hydrochar modified with zero-valent zinc nanoparticles and stabilized with sodium citrate can be used as an inexpensive and high-efficiency adsorbent in removing heavy metals from wastewater. also, the central cube design should be used as an efficient and low-cost method in modeling and optimizing the removal of pollutants from aqueous solution.