مطالعه سازوکار و سینتیک جذب از محلول آبی دارای یون‌های روی و مس با لیگنین کرافت کربوکسی‌متیل‌دارشده

فرضیه: جاذب ‌های بر پایه لیگنین یکی از مواد متداول برای حذف فلزات سنگین در تصفیه پساب ‌ها و برای جذب فلزات در استخراج آن‌ها از معادن هستند. بنابراین به‌نظر می‌رسد، لیگنین و به‌ویژه مشتق کربوکسی متیل ‌دارشده آن قابلیت جذب کاتیون ‌های روی و مس در محلول آبی دارای هر دو کاتیون را در شرایط عملیاتی مختلف داشته باشد.روش ‌ها: ابتدا، لیگنین در اثر واکنش با سدیم کلرواستات، کربوکسی ‌متیل‌دار شد. آزمون‌ های شناسایی شامل طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (ftir)، طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته پروتون (1h nmr)، تیترکردن اسیدباز، تعیین phpzc (نقطه ph با بار صفر) و پتانسیل زتا به‌منظور شناسایی نمونه انجام شد. همچنین، برای تعیین غلظت یون ‌ها از آزمون جذب اتمی استفاده شد.یافته ‌ها: نتایج آزمون‌های شناسایی نشان داد، در اثر واکنش لیگنین با سدیم کلرواستات، گروه‌های هیدروکسیل آروماتیک لیگنین از بین رفته و غلظت گروه‌های کربوکسیل افزایش یافته است. بنابراین استنباط شد، لیگنین با موفقیت کربوکسی‌متیل‌دار شده است. نتایج جذب یون‌های‌ روی (ii) و مس (ii) نشان داد، بیشترین جذب مس در مقایسه با روی در مجاورت جاذب لیگنین اصلاح‌شده در ph نزدیک به 4 اتفاق می‌ افتد. در مطالعات سینتیکی مشخص شد، جذب هر دو یون از مدل سینتیکی شبه‌درجه دوم پیروی می ‌کنند. در مطالعات هم‌دما، مدل sips بهترین عملکرد را برای هر دو نمونه لیگنین و لیگنین اصلاح‌شده داشت. بیشترین ظرفیت جذب یون   روی و مس برای لیگنین کربوکسی متیل ‌دارشده، به‌ترتیب 0.25 و  0.37mmol/g به‌دست آمد که نسبت به لیگنین بهبود شایان توجهی نشان داد. اما، گزینش‌پذیری مس کاهش داشت. این بهبود می ‌تواند به‌طور عمده به‌دلیل افزایش تعداد موقعیت‌های فعال روی جاذب اصلاح‌شده باشد.

Adsorption from Aqueous Solution Containing Zinc and Copper Ions with Carboxymethylated Kraft Lignin: Mechanism and Kinetic Study

Hypothesis: Ligninbased adsorbents are one of the common materials for removal of heavy metal ions in wastewater treatment and the adsorption of metals extracted in mines. Therefore, it seems that industrial lignin and its carboxymethylated derivative are able to adsorb zinc and copper cations from aqueous solutions under different operating conditions.Methods: Firs, industrial lignin was carboxymethylated by reacting with sodium chloroacetate. After carboxymethylation of lignin, the characterization tests including FTIR spectroscopy, 1H NMR spectroscopy, acidbase titration, pHpzc (pH point of zero charge) and zeta potential tests were performed. Concentration of ions in aqueous solutions was determined by atomic adsorption technique.Findings: The results of structural characterization tests showed that the reaction of lignin with sodium chloroacetate removed the aromatic hydroxyl groups of lignin, while the concentration of carboxyl groups increased. Thus, it was found that lignin was carboxymethylated successfully. The results of zinc (II) and copper (II) ions adsorption showed that the maximum adsorption of copper ion in comparison with zinc ion occurs in the presence of the modified industrial lignin adsorbent at a pH close to 4. The kinetic study results showed that the adsorption of both ions follows a pseudo secondorder model. In the isotherm studies, the Sips model showed the best performance for both the industrial and modified lignin samples. Maximum adsorption capacities for the zinc and copper ions by carboxymethylated lignin were observed to be 0.25 and 0.37 mmol/g, respectively, showing a significant improvement in comparison with unmodified kraft lignin. However, selectivity of the copper ion decreased in contrast. This improvement could be mainly attributed to the significant increase in active sites on carboxymethylated lignin.