حذف هم زمان یونهای کروم (III)، نیکل(II) و کادمیوم (II) از پسابهای صنعتی توسط ترکیب کیتوسان-دندریمر با استفاده از تکنیک طیف سنجی نشری پلاسمای جفت شده القایی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه شهید چمران

چکیده

     دراین تحقیق ابتدا ترکیب دندریمر نسل 2 (G.2.0) پلی آمیدو آمینی (PAMAM) با هسته های اتیلن دی آمین بر روی ترکیب کیتوسان پیوند داده شد و بعنوان یک ماده جاذب سطحی جدید، مورد استفاده قرارگرفت. تکنیک FTIR برای شناسایی محصول ساخته شده به کار برده شد و مقایسه طیف ترکیب حاصله و مواد اولیه، اتصال مابین پیوند کیتوسان و دندریمر و درنتیجه سنتز ماده جاذب را تایید نمود. اثر جاذب کیتوسان – دندریمر بر حذف یونهای فلزات سنگین آلاینده کروم، کادمیوم و نیکل در پساب های صنعتی موجود در کارخانجات پتروشیمی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای موثری که بر فرآیند حذف مورد مطالعه قرار گرفته اند عبارتند از: pH محلول، زمان تماس، غلظت اولیه یونهای فلزات سنگین و مقدار جاذب. اندازه گیری ها  با استفاده از دستگاه پلاسمای نشر القایی انجام شده اند. بررسی ها نشان داد که حذف کامل یونهای فلزی مورد مطالعه در pH های برابر شش برای یونهای کادمیوم (II) وکروم (III) و در pH های برابر هفت برای یونهای نیکل (II)، پس از 30 دقیقه انجام می شود. مطالعات سینتیکی نشان داد که فرآیند حذف یونهای فلزی کادمیوم (II) ، کروم (III) و نیکل (II) از مدل سینتیک شبه مرتبه دوم پیروی می کند. داده های ایزوترم تعادلی جذب برازش کاملی را با ایزوترم لانگمویر نشان داده و حداکثر ظرفیت جذب را برای کادمیوم (II) ، کروم (III) و نیکل (II) با توجه به ایزوترم لانگمویر بترتیب 074/47 ، 814/25 و 564/33 میلی گرم بر گرم جاذب مشخص می کند. نهایتا، نتایج این تحقیق کاربرد کیتوسان-دندریمر را به عنوان جاذب جدید در حذف یونهای سنگین از محلول آبی نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simultaneous removal of Cd(II), Ni(II), and Cr(III) ions from industrial wastewater by chitosan- dendrimer composite using ICP-OES

چکیده [English]

Generation 2 polyamidoamine (PAMAM) dendrimer with ethylenediamine cores (G2.O) were grafted on chitosan (CS) and evaluate as new absorbent materials. Fourier transform infrared (FT-IR) spectra data characterized that the effective graft of PAMAM onto CS and synthesis of chitosan-dendrimer (CS-PAMAM) as new adsorbent. Effect of new adsorbent onto removal of cadmium, chromium and nickel ions which are classical pollutions commonly found in industrial wastewater are investigated. Effective factors that influenced the removal efficiency of metal ions are: pH of solution, contact time, initial concentration of cations ions and dose of adsorbent were studied by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) analysis. Metal ion removal was achieved over a large-scale metal concentration within 30 minutes equilibrium time and Maximum removal of cations of heavy metal ion was obtained at  for both Cd(II) and Cr(III), and  for Ni(II). Kinetic studies showed that adsorption process of Cr(III), Cd(II) and Ni(II) followed the pseudo-second-order kinetic model. Equilibrium adsorption isotherm data indicated a good fit to the Langmuir isotherm and the maximum adsorption capacities for the Cr(III), Cd(II) and Ni(II) were 47.074, 25.814 and  ,respectively. Overall, results of the study demonstrate the potential of CS-PAMAM as new adsorbent for the removal of heavy metals from aqueous solutions.    

کلیدواژه‌ها [English]

  • chitosan-dendrimer
  • removal of Cr
  • Ni
  • Cd
  • ICP-OES
[1] J. Thompson , J. Bannign, Reprot. Toxicol. 25 (2008) 304.

[2] S. Moaris, F.G. Costa, M. De Lourdes Pereira, Heavy Metals and Human Health: InTech (2012) 229.

[3] EPA, Office of water EPA, Drinking water standardsand health: summer. (2006).

[4] D. Morry, Report of Office of Environmental Health Hazard Assessment, state of California Environmental Protection Agency, 26-38 (1999).

[5] A. S. Prasad, Essential and toxic trace elements in human health and disease: An Update, Wiley-Liss, New York (1993).  

[6] I. Pais, J. B. Jones, Handbook of trace elements, CRC Press Rotan, FL, (1997).

[7] WHO, Air Quality Guidelines for Europe S, editor: WHO Regional Publications (2006).

[8] M. P. Waalkes, J. Inorg. Biochem. 79 (2000) 241.

[9] G. H. Chen, Sep Purif. Technol. 38 (2004011.

[10] M. Cempel, G. Nikel, A Review of Its Sources and Environmental Toxicology, Polish Journal of Environmental Studies, 15 (2006) 375.

[11] V. S. Myres, M. G. Weir, E. V. Carino, D. F. Yancey, Chemical Science, 2 (2011) 1632.

[12] D. Astruc, B. Boisselier, C. Ornelas,  Chemical Reviews , 110 (2010) 1857.

[13] K. M. Kitchen, H. Ghandehari, Nanotechnology in Drug Delivery, Springer (2009) 423.

[14] C. A. Witham, W. Huang, C. K. Tsung, J. N. Kuhn, Nat. Chem., 2 (2010) 36.

[16] Y. Li, J. H. Liu, C. A. Witham, W. Huang, M. A. Marcus, S. C. Fakra, Journal of American Chemical Society, 133 (2011) 13527.

[16] S. H. Jang, G. Y. Jeong, B. G. Min, W. S. Lyoo, S. C. Lee, Journal of Hazardous Materials 159 (2008) 294.

[17] C. Liu, R. Bai, Q. S. Ly, Water Research 42 (2008) 1511.

[18] F. Iemma, G. Crillo, U. G. Spizziri, F. Pouci, O. I. Parisi, N. Picci, European Polymer Journal, 44 (2008) 1183.

[19] M. R. Guilherme, A. V. Reis, A. T. Paulino, A. R. Fajardo, E. B. Tambourgi, Journal of Applied polymer science, 105 (2007) 2903.

[20] A. Denizli, B. Garipcan, A. Karabakan, H. Senoz, Materials Science & Engineering, C 25 (2005) 448.

[21] M. Maroulis, A. Economou, Electroanalysis, 19 (2007) 2149.

[22] M. A. Barakat, Arabian Journal of Chemistry, 4 (2011) 361.

[23] S. Rengaraj, Y. Kim, C. K. Joo, Journal of Colloid and Interface Science, 273 (2004) 14.

S. J. Hosseini, S. Nasiri Kokhdan, Fresen. Environ. Bull, 20 (2011) 219.

[24] C. Barrera-Diaz, M. Polymer-Pardave, M. Romero-Romo, Journal of Polymer Research, 12 (2005) 421.

[25] D. Moham, J. Pittmann, Journal of Hazardous Materials, 137 (2006) 762.

[26] N. Sankararamakrishnan,  N. Kumar, V. S. Chauhan,  Separation  and Purification Technology 63 (2008) 213.

27- محمود عباسی، راضیه یوسفی، مجله علمی پژوهشی شیمی کاربردی، شماره 37 (1394)- ص 87.

28- لادن زمانی، رامین یوسفی، محمد نیایی فر، مجله علمی پژوهشی شیمی کاربردی، شماره 36 (1394)- ص 107.

[29] A. Duran, M. Soylak, S. A. Tuncel, Journal of Hazardous Materials155 (2008) 114.

[30] S. Cavus, G. Gurdag , Polymers for Advanced Technology, 19 (2008) 1209.

[31] G. J. Copello, F. Varela, R. M. Vivot, I. E. Diaz, Bioresource Technology, 99 (2008) 6538.

[32] X. G. Li, X. L. Ma, J., Sun, M. R. Huang, Langmuir, 25 (2009) 1675.

[33] P. Selvam, S. K. Bhatia, Industrial and Engineering Chemistry Research, 40 (2001) 3237.

[34] K. M. Mostafa, A. R. Samakandy, A. A. Sanabary, Journal of Applied Polymer Science, 112 (2009) 2838.

[35] D. Yamamato, S. Watanable, M. T.  Miyahara, Industrial Engineering Chemistry Research, 50 (2010) 7332.

[36] N. M. Reed, R. O. Cairns,Y.  Takaku, J. Anal. At. Spectrom, 9 (1994) 881.

[37] C. F. Wang, C. Y. Chang, C. J.  Chin,  Anal. Chim. Acta, 392 (1999) 299.

[38] G. Crini, P. M. Badot, Prog. Polym. Sci., 33 (2008) 399.

[39] Z. Pan, P. Somasundaran, Colloid and Interface, Physicochem. Eng. Aspects., 238 (2004) 123.

[40] N. Tsubokawa, T. Takasayama, Reactive and Functional polymer, 43 (2000) 341.

[41] Y. Wen, Z. Tan, F. Sun, Materials Science and Engineering C, 33 (2012) 2026.

[42] J. Cao, Y. Wu, Y. Jin, W. Huang, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineering, 45 (2014) 860.

[43] R. H. Petrucci, W. S. Harwood, G. E. Herring, J.  Madura, General Chemistry: Principles and Modern Applications, ninth ed. Upper Saddle River, New Jersy 2004..

[44] B. Bayat, Journal of Hazardous Materials, 95 (2002) 251.

[45] M. R. Mankbadi, M. A. Barakat, M. H. Ramadan, H. I. Woodcock, Journal of Physical Chemistry B, 115 (2011) 13534.

[46] S. Petrov, V. Nenov, Desalination, 162 (2004) 201.

S. Rangaraj, Y. K. Kim, C. K. Joo, J., Journal of Colloid and Interface Science, 273 (2004) 14.

[47] B. H. Hameed, A. T. Din, A. L. Ahmad, J Hazard Mater, 141(3) (2007)819.

[48] G. B. Rao, G. Kalyani,  B. V. Saradhi, Y. P. Kumar, Nature Environ Pollut Tech. 2009; 8(2) (2009) 231.

[49] C. Namasivayam, R. T.  Yamuna, Environ. Pollut, 89 (1995) 1.

[50] Y. Bulut, H. Aydin, Desalination, 194 (2006) 259.

[51] B. Sarada, M. Krishra Prasal, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2 (2014) 1533.

[52] M. Ahmadzade Tofighi, T. Mohammadi,Ceramics International, 41 (2015) 5464.

[53] S. Efrain-Gomez, G. Guadolope Carbajal, Material Research Bulletin, 59 (2014) 394.

[54] M. Ghoneim, H. El-Desoky, Egyptian Journal of Aquatic Research, 40 (2014) 235.

[55] S. Rajpur, C. Pitmann, Journal of Colloid and Interface, 468 (2016) 334.

[56] Y. Fung Lam, L. Yee Lee, Ecotoxicology and Environmental Safety, 127 (2016) 61.

[57] T. Salah, A. M. Mohammad, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineering, 45 (2014) 1571.