جذب انتخابی جیوه (Ii) از محلول آبی با استفاده از نانوذرات کیتوزان عامل‌دار شده با کربن دی سولفید

حذف جیوه از محیط‌های آبی به سبب مشکلات محیط زیستی آن، توجه زیادی را به خود معطوف داشته است. لذا هدف از این پژوهش حذف جیوه (ii) از محلول آبی با سنتز نانو کیتوزان اصلاح شده با گروه عاملی کربن دی سولفید است. در ابتدا نانوکیتوزان با استفاده از اسید سیتریک به‌عنوان عامل اتصال دهنده عرضی دوستدار محیط زیست، سنتز شد و سپس با گروه کربن دی سولفید عامل‌دار شد. آنالیز‌های طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای پروتون، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری به‌منظور تشخیص و بررسی ویژگی‌های نانوجاذب سنتز شده انجام شد. فرایند جذب یون جیوه در محلول سنتز شده یون فلزی در سیستم ناپیوسته در شرایط مختلف (ph، دما، زمان تماس، غلظت اولیه یون فلزی و میزان جاذب) بررسی شد. روند جذب برای بررسی میزان تطابق داده‌ها با مدل‌های همدمای فروندلیچ و لانگمیر و نیز سینتیک و ترمودینامیک جذب در سیستم ناپیوسته صورت گرفت. استفاده مجدد از جاذب سنتز شده توسط اسید کلریدریک 5/0 مولار انجام و همچنین اثر یون‌های مداخله‌گر برای انتخاب‌پذیری نانوجاذب سنتز شده بررسی شد. آنالیزها انجام موفق مراحل سنتز و عاملدار کردن نانوجاذب را تایید کردند. 7=ph، مقدار 15/0 گرم در لیتر جاذب، غلظت 30 میلی‌گرم بر گرم یون جیوه و زمان تماس 120 دقیقه به‌عنوان مقدار بهینه تعیین شد. از میان مدل‌های همدمای جذبی، مدل لانگمیر به‌عنوان مدل مناسب برای این جاذب برازش شد. بیشترین ظرفیت جذب تعادلی برای یون جیوه 03/ 303 میلی‌گرم بر گرم به‌دست آمد. نتایج سینتیک و مکانیسم جذب نیز نشان داد که روند جذب یون جیوه پیروی بهتری از مدل سینتیکی شبه درجه دوم داشته است. نتایج ترمودینامیک نشان داد که فرایند جذب یک فرایند خودبخودی و گرماده است. نتایج بازیابی جاذب سنتز شده طی 5 چرخه متوالی جذب بازجذب، بیش از 95 درصد بازیابی را نشان داد. نتایج اثر یون‌های مزاحم نشان داد که درصد حذف جیوه با عامل‌دار کردن نانوکیتوزان با گروه عاملی کربن دی سولفید تا حدود بیش از 88 درصد افزایش یافت و جاذب سنتز شده دارای گزینش‌پذیری زیادی برای یون جیوه است. باتوجه به اینکه در پساب واقعی، میزان یون جیوه و سایر عناصر مداخله‌گر، در مقدار کمتری است، بنابراین با توجه به راندمان زیاد حذف جاذب، انتظار کاهش مقدار جیوه تا به حد مجاز تعیین شده به‌وسیله جاذب سنتز شده وجود دارد. به‌طور کلی نتایج نشان داد نانوکیتوزان گوگرددار سنتز شده، به‌علت ظرفیت جذب زیاد جیوه و توانایی حذف آن به مقدار مجاز تعیین شده توسط epa، قابلیت استفاده مجدد و گزینش‌پذیری برای جذب یون فلزی جیوه، به‌عنوان جاذب موثر ارزان قیمت برای حذف جیوه از پساب واقعی می‌تواند استفاده شود.

Selective Adsorption of Mercury (II) From Aqueous Solution Using Functionalized Nanochitosan by Carbon Disulfide

Mercury (Hg) is one of the water pollutants and its removal from the aqueous environment  is important. The major goal of this study was to remove the Hg (II) from aqueous solution by synthesizing a modified nanochitosan with carbon disulfide functional groups. Nanochitosan was synthesized using citric acid as an environmentally friendly crosslinking agent, and then it was modified with a carbon disulfide functional group. The characteristics of synthesized nanocomposite were studied by using proton nuclear magnetic resonance (1HNMR), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Batch adsorption experiments of Hg (II) in metal ion solution were conducted under different conditions such as pH, temperature, contact time, initial concentration of metal ion and adsorbent dosage. The adsorption process was conducted to investigate the compatibility of data with isotherms models (Freundlich and Langmuir), kinetics (pseudofirstand secondorder rate equations) and adsorption thermodynamics in a batch system. Reusability of adsorbent using 0.5 mol/L HCl and also effect of ion interferences were investigated for selectivity of adsorbent. Obtained results from this study confirmed the successful synthesis and functionalizing process of the nanoadsorbent. The optimal values were reported as pH=7, adsorbent dosage of 0.2 g/L, initial concentration of 30 mg/g Hg (II) and contact time of 120 min. Sorption of mercury agreed well with the Langmuir isotherm model, confirming a monolayer adsorption. The maximum equilibrium adsorption capacity for mercury ions was 303.03 mg/g. The results of kinetic studies showed that the sorption process followed the second order model. The results of thermodynamics showed that the adsorption process was exothermic and spontaneous. Possibility of recovery of adsorbent was investigated up to five cycles and desorption percentage of mercury ions was more than 95%.Also, the results of ion interferences effect in mixed solution showed that the percentage of mercury removal with the functionalization of nanochitosan by carbon disulfide increased up to 88% and the synthesized adsorbent has a high selectivity for mercury ions. Based on the high adsorption efficiency obtained for mercury ions in the mixed solution, the synthesized adsorbent can be at promising approach in treatment of real wastewaters with low concentrations of mercury ions and other interfering ions in order to obtain an admissible effluent standard. The results showed that the synthesized nanoadsorbent is an efficient low cost adsorbent for mercury removal from wastewater due to its high adsorption capacity , as well as its reusability and selectivity for mercury.