مقایسه کارایی جاذب‌های آلی ارزان قیمت اصلاح نشده و اصلاح شده به روش شیمیایی در حذف ‏سرب از محلول‌های آبی

استفاده از بقایای محصولات کشاورزی به‌عنوان جاذب‌های آلی ارزان‌قیمت برای حذف فلزات سنگین از آب، به‌خصوص در کشورهای در حال توسعه بسیار مناسب است. این پژوهش با هدف مقایسه میزان حذف سرب از محلول‌های آبی (0 تا 100 میلی‌گرم در لیتر) توسط جاذب‌های آلی (ساقه آفتابگردان، کاه گندم و ساقه ذرت) اصلاح نشده (خام) و اصلاح شده با بیکربنات سدیم 0.5 مولار و هیدروکسید سدیم 0.5 مولار انجام شد. همچنین در این پژوهش، همدماهای جذب سرب و کارایی حذف سرب توسط این جاذب‌های آلی بررسی شد. نتایج بررسی ترکیب بیوشیمیایی جاذب‌های آلی نشان داد که ساقه آفتابگردان دارای بیشترین مقدار سلولز، لیگنین و خاکستر، و کاه گندم و ساقه آفتابگردان به‌ترتیب بیشترین و کمترین مقدار همی‌سلولز را دارند. برازش داده‌های آزمایشی جاذب‌های اصلاح نشده و اصلاح شده با مدل‌های جذب نشان داد که مدل‌های لانگمیر و فروندلیچ نسبت به مدل تمکین برازش بهتری با داده‌های آزمایش داشتند. کارایی حذف سرب برای جاذب‌های اصلاح نشده به‌ترتیب برای ساقه آفتابگردان 94 تا 99 درصد، برای کاه گندم 85 تا 97 درصد و برای ساقه ذرت 55 تا 95 درصد به‌دست آمد. همچنین با اصلاح شیمیایی جاذب‌های آلی با بیکربنات سدیم، کارایی حذف سرب برای ساقه آفتابگردان 97 تا 99 درصد، برای کاه گندم 96 تا 98 درصد و برای ساقه ذرت 95 تا 97 درصد حاصل شد. حداکثر جذب تک لایه‌ای لانگمیر ساقه آفتابگردان، کاه گندم و ساقه ذرت اصلاح شده با بیکربنات سدیم 0.5 مولار و هیدروکسید سدیم 0.5 مولار نسبت به نوع اصلاح نشده آنها به‌ترتیب حدود 293، 305 و 394 درصد و 226، 265 و 363 درصد بیشتر بود. با اصلاح جاذب‌های آلی، فاکتور جداسازیاز 0014.73/0 برای جاذب‌های اصلاح نشده به‌ترتیب به 0065.93/0 برای جاذب‌های اصلاح شده با بیکربنات سدیم و 0.56 0.023 برای جاذب‌های اصلاح شده با هیدروکسید سدیم رسید که نشان‌دهنده جذب مطلوب سرب بر روی جاذب‌های اصلاح شده و اصلاح نشده است. اصلاح شیمیایی جاذب‌های آلی با بیکربنات سدیم نسبت به هیدروکسید سدیم توانست کارایی و ظرفیت جاذب‌های آلی را بیشتر افزایش دهد. در کل، با توجه به روش تهیه آسان جاذب‌های آلی ارزان‌ قیمت اصلاح شده به روش شیمیایی و راندمان بالای آنها در حذف سرب از محلول‌های آبی، می‌توان این نمونه جاذب‌های ارزان‌ قیمت را برای مصارف کاربردی پیشنهاد داد.

Comparison of the Efficiency of Unmodified and Chemically Modified lowCost Biosorbents in the Removal of Lead from Aqueous Solutions

The application of residues of agricultural products as lowcost biosorbents for removing heavy metal from water, is particularly appropriate for developing countries. This study was conducted to compare the removal efficiency of lead (Pb (II)) from aqueous solutions with initial concentration of lead (0 100 mg/L) by some raw (unmodified) biosorbents (sunflower stalks, wheat straw and corn stalks) and chemically modified of these biosorbents with NaHCO3 0.5 mol/L and NaOH 0.5 mol L. Also in this study, lead adsorption isotherms and lead removal efficiency by these biosorbents was investigated. Biochemical composition analysis of the studied biosorbents showed that sunflower stalks had the highest cellulose, lignin and ash content. Hemicellulose were highest in wheat straw but lowest in sunflower stalks. Langmuir and Freundlich models had a better fitness than the Temkin model for removal of lead by unmodified and modified biosorbents. The removal efficiency (RE) for unmodified sunflower stalks, wheat straw and corn stalks were obtained 9499%, 8597% and 5595%, respectively. Also, by modification of biosorbents with NaHCO3, the removal efficiency (RE) of sunflower stalks, wheat straw and corn stalks were 9499%, 8597% and 5595%, respectively. Maximum mono layer adsorption (qmax) of modified sunflower stalks, wheat straw and corn stalks increased 293, 305, 394 and 226, 265 and 363 percent compared to unmodified biosorbents, respectively. Separation factor of Langmuir (RL) increased from 0.0140.73 (for unmodified biosorbents) to 0.0650.93 (for modified biosorbents by NaHCO3) and 0.0230.56 (for modified biosorbents by NaOH), indicated that the sorption reaction of lead by studied biosorbents are favorable. Chemical modification of the biosorbents with NaHCO3 could significantly increase the efficiency and capacity removal of lead from aqueous solutions. The ease of preparation of these chemically modified lowcost biosorbents and its high removal capacity for lead makes these biosorbents a good practical candidate for removal of lead from aqueous solutions.