ارزیابی عملکرد پوست بادام و کربوکسی متیل سلولز اصلاح شده با گرافن اکساید در حذف فلزات سنگین نیکل و کادمیوم از آب

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان، همدان، ایران

2 گروه محیط زیست، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان

3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان، همدان، ایران

چکیده

آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا، فلزات سنگین مانند کادمیوم، جیوه، آرسنیک، نیکل، سرب و کروم را در دسته آلاینده های سمی محیط زیستی طبقه بندی کرده است. این عناصر توسط صنایع شیمیایی و دیگر صنایع وارد چرخه محیط زیست، آب ها، محصولات کشاورزی و بدن انسان شده و در نهایت اثرات زیانبار خود را بر انسان اعمال می نماید به همین دلیل جداسازی و حذف فلزات سنگین به عنوان یک امر مهم در کنترل آلاینده های محیط زیستی محسوب می شود. در سال های اخیر استفاده از نانو ذرات به عنوان جاذب هایی با بازده جذب بالا توجه زیادی را به خود جلب کرده است. نانو گرافن اکساید که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته شده است، به دلیل داشتن سطح ویژه بالا در دسته جاذب ها با ظرفیت بالا دسته بندی می شود. در این تحقیق علاوه بر گرافن اکساید، از پوست بادام و کربوکسی متیل سلولز به منظور ارتقای راندمان حذف فلزات سنگین استفاده شد. هدف از این پژوهش سنتز نانو ذرات گرافن اکساید اصلاح شده با پوست بادام و کربوکسی متیل سلولز و همچنین ارزیابی عملکرد آن در حذف نیکل و کادمیوم از آب می باشد. نانو گرافن اکساید اصلاح شده با روش فریز درایینگ سنتز و برای مشخصه یابی نانوذرات سنتز شده از روش های طیف سنجی مادون قرمز و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. اثر پارامترهای مختلف همچون پی اچ محلول، زمان تماس و مقدار جاذب مورد بررسی قرار گرفته شد و مقادیر بهینه هر کدام از پارامترها مشخص شد. مدل سازی فرآیند جذب با استفاده از دو مدل ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده نشان از همخوان بودن میزان جذب با مدل ایزوترم لانگمویر برای عنصر نیکل و ایزوترم فروندلیچ برای جذب کادمیوم است. نتایج تحقیق نشان داد نانو ذرات اصلاح شده نسبت به اصلاح نشده ظرفیت جذب بهتر داشته و کارایی آن جهت حدف عنصر کادمیوم بیشتر از نیکل می باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation Of The Modified Almond Shell And Carboxymethyl cellulose Performance With Graphene Oxide In Removal Of Heavy Metals Ni And Cd From Water

نویسندگان [English]

  • Nasibeh Yarimoghadam 1
  • Bahareh Lorestani 1
  • mehrdad cheraghi 2
  • Saeed Jamehbozorgi 3
1 Department of Environment, Faculty of Basic Sciences, Islamic Azad University, Hamedan Branch, Hamedan, Iran
2 Department of Environment, Faculty of Basic Sciences, Islamic Azad University, Hamedan Branch, Hamedan, Iran
3 Department of Chemistry, Faculty of Basic Sciences, Islamic Azad University, Hamedan Branch, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Environmental Protection Agency of America has classified heavy metals such as Cd, Hg, As, Ni, Pb and Cr, as the toxic pollutants of environment. These elements imported into the environmental cycle by the chemical industries and other industries, such as water, agricultural products and human body, and ultimately its harmful effects on human. In this respect, separating and removal of heavy metals is an important task in controlling environmental pollutants. In the recent years the usage of nanoparticles as an adsorbent with high adsorption efficiency has attracted a lot of attention. Nano graphene oxide used in this study is classifying in the category of high capacity adsorbents due to its high specific surface area. In this study in addition to graphene oxide, Almond shell and Carboxymethyl cellulose were also used to improve the removal efficiency of heavy metals. The aim of this research is to synthesize Graphene oxide nanoparticles modified with Almond shell and Carboxymethyl cellulose and also to evaluate its performance in the removal of nickel and cadmium from water. The Nano Graphene oxide was synthesized by the Freeze- drying method and in order for characterization of the synthesized nanoparticles, FT-IR and SEM methods were used. Various parameters such as pH solution, contact time and adsorbent amount were investigated and the optimal values of each of factors were determined. The modeling of the absorption process was carried out using two models of Langmuir and Freundlich isotherms and the results show that the adsorption rate is consistent with the Langmuir isotherm model for nickle and Freundlich isotherm for the adsorption of cadmium. The results showed that the modified nanoparticles have better absorption capacity than unmodified ones, and its effectiveness to remove the element of Cd is more than Ni.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano Graphene Oxide
  • Cadmium
  • Nickel
  • Carboxymethyl cellulose
  • Water treatment

مراجع

[1] S. samadi. S. ghodratnia. H. montazeri hadesh. S. zakaria.  J. of  Applied Chemistry. 14 (1398) 87, In Persion.
[2] Y. Niu. X. Jiang. K. Wang. J. Xia. W. Jiao. Y. Niu and H. Yu. J. of  Science of the Total Environment. 700 (2020) 134509.
 [3] A.Sarı. M. Tuzen. J. of hazardous materials. 164 (2009) 1004.
[4] H. Kalavathy. B. Karthik. L. R. Miranda. J. of Colloids and surfaces B: Biointerfaces. 78 (2010) 291.
[5] M. Iram. C. Guo. Y. Guan. A. Ishfaq and H. Liu. J. of hazardous materials. 181 (2010) 1039.
[6] S. Khedr. M. Shouman. N. Fathy and A. Attia. ISRN Environmental Chemistry. (2014).
[7] Z. Zhang. M. Li. W. Chen. S. Zhu. N. Liu and L. Zhu. J. of Environmental Pollution.  158 (2010) 514.
[8] Y. Wei. Y. Zhao. X. Zhao. X. Gao. Y. Zheng. H. Zuo and Z. Wei. J. of  Bioresource Technology. 296 (2020) 122375.
[9] S. H. Huang. D. H.  Chen. J. of Hazardous Materials. 163 (2009) 174.
[10] L. Divband. M. Behzad. S. Boroomand nasab and S. Divband.  J. of Health and Environment. 5 (1391) 51, In Persion.
[11] K. E. Engates. H. J. Shipley. J. of Environmental Science and Pollution Research. 18 (2011) 386.
[12] R. Ruoff. J. of  Nature Nanotechnology. 3 (2008) 10.
[13] A. K. Mishra. S. Ramaprabhu. J. of  Desalination. 282 (2011) 39.
[14] S. T. Yang. Y. Chang. H. Wang. G. Liu. S. Chen. Y. Wang and A. Cao. J. of colloid and interface science. 351 (2010) 122.
[15] A. K. Mishra. S. Ramaprabhu. J. of  Desalination. 282 (2011) 39.
[16] Y. Ren. N. Yan. Q. Wen. Z. Fan. T. Wei. M. Zhang and J. Ma. Chemical Engineering Journal. 175 (2011) 1.
[17] X. Deng. L. Lü. H. Li and F. Luo. J. of hazardous materials, 183 (2010) 923.
[18] K. Zhang. V. Dwivedi. C. Chi and J. Wu. J. of hazardous materials. 182 (2010) 162.
[19] C. C. Ye. Q. F. An. J. K. Wu. F. Y. Zhao. P. Y. Zheng and N. X. Wang. J. of  Chemical Engineering Journal. 359 (2019) 994.
[20] Y. Zhang. S. Ni. X. Wang. W. Zhang. L. Lagerquist. M. Qin. S. Willför. C. Xu  and P. Fatehi. J. of  Chemical Engineering Journal. 372 (2019) 82.
[21] M. Mohammadi. M. Asadolahzade. A. Hemmati and S. Mohammadzade. The 3th Conference on Energy and Environment Management. (1392) 25, In Persion.
[22] S.H. Zavar Mousavi. Z. Lotfi.  J. of Water & Wastewater. 26 (1394) 2, In Persion.
[23] M. Malakotiyan. A. Khazaie. M. Loloie. Toloebehdasht Journal. 44(1393) 1, In Persion.
[24] S. S. Banerjee. D. H. Chen. J. of hazardous materials. 147 (2007) 792.
[25] Q. Wang. H. Qian. Y. Yang. Z. hang. C. Naman and  X. Xu. J. of Contaminant Hydrology. 114 (2010) 35.
[26] W. S. Hummers Jr. R. E. Offeman. J. of the American Chemical Society. 80 (1958) 1339.
[27] Y. Wu. H. Luo. H. Wang. L. Zhang. P. Liu and L. Feng. J. of colloid and interface science. 436 (2014) 90.
[28] M. Bordbar. RSC Advances 7 (2017) 180.
[29] Y. Zhao. L. Zhan. J. Tian. S. Nie and Z. Ning. J. of Electrochimica Acta. 56 (2011) 1967.
[30] K. Zhou. Y. Zhu. X. Yang. J. Luo. C. Li and S. Luan. J. of Electrochimica Acta. 55 (2010) 3055.
[30] Y. Zhang. Y. Liu. X. Wang. Z. Sun. J. Ma. T. Wu and J. Gao. J. of  Carbohydrate polymers. 101 (2014) 392.
[32] H. Dezhampanah. M. Majidi Naeemi. J. of  Applied Chemistry. 14 (1398) 9, In Persion.
[33] J. Lu. Y. Li. X. Yan. B. Shi. D. Wang and H. Tang. J. of  Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 347 (2009) 90.
[34] L. T. Zhuravlev. J. of Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 173 (2000) 1.
[35] K. L. Chen. M. Elimelech. J. of  Environmental science & technology. 42 (2008) 7607.
[36] A. Z. M. Badruddoza. A. S. H. Tay. P. Y. Tan. K. Hidajat and M. S. Uddin. J. of Hazardous Materials. 185 (2011) 1177.
[37] L. Dong. Z. Zhu. H. Ma. Y. Qiu and J. Zhao. J. of Environmental Sciences. 22 (2010) 225.
[38] D. S. Shirsath. V. S. Shirivastava. J. of Applied Nanoscience. 5 (2015) 927.
[39] A. A. Babaie. Z. Baboli. M. Ahmadi moghadam. N. Jafarzade and G. R. Godarzi. J. of IIlam University of Medical Sciences. 21 (1392) 124, In Persion.
[40] F. Najafi. O. Moradi. M. Rajabi. M. Asif. I. Tyagi. S. Agarwal and V. K. Gupta. J. of Molecular Liquids. 208 (2015) 106.
[41] M. Bahrami. S. Brumand Nasab. H. A. Kashkooli. A. Farrokhian Firouzi and A. A. Babaei. J. of Health & Environment. 6 (1392) 221, In Persion.
[42] V. Kiarostami. J. Ahmadi. E. Saremi and M. Hosseinpour. J. of Applied Research in Chemistry. 7 (1392) 83,In Persion.
[43] A. V. Borhade. B. K. Uphade. J. of Desalination and Water Treatment. 57 (2016) 9776.
[44] X. Liu. R. Ma. X. Wang. Y. Ma. Y. Yang. L. Zhuang. S. Zhang. R. Jehan. J. Chen  and X. Wang. J. of  Environmental Pollution. 252 (2019) 62.
 [45] P. Yuan. M. Fan. D. Yang. H. He. D. Liu. A. Yuan and T. Chen. J. of Hazardous materials. 166 (2009) 821.
[46] S. R. Chowdhury. E. K. Yanful. J. of Environmental Management. 91 (2010) 2238.
[47] M. Keshvardoostchokami. L. Babaei. A. A. Zamani. A. H. Parizanganeh and F. Piri. Global J of Environmental Science and Management.  3 (2017) 267.
[48] E. Fosso-Kankeu. H. Mittal. F. Waanders. S. S. Ray. J. of Industrial and Engineering Chemistry. 48 (2017) 151.
[49] N. Kataria. V. K. Garg. J. of Chemosphere. 208 (2018) 818.
[50] R. Ahmad. I. Hasan. J. of Separation Science and Technology. 3 (2016) 381.
[51] M. Naushad. T. Ahamad. K. A. Al-Ghanim. H. Ala'a. G. E. Eldesoky. A. A. Khan. J. of composites Part B. 172 (2019) 179.
[52] L. Suo. X. Dong. X. Gao. J. Xu. Z. Huang. J. Ye. X. Lu. L. Zhao. J. of Microchemical. 149 (2019) 104039.
[53] L. T. Tran. H. V. Tran. T. D. Le. G. L. Bach and L. D. Tran. J of Advances in Polymer Technology.  2019 (2019).
[54] A. Amiri. M. Ghorbani. M. Jahangiri. J. of Experimental Nanoscience. 18 (2015) 1374.
[55] A. R M. Abdul-Raheim. M. El-Saeed Shimaa. K. Farag Reem. E. Abdel-Raouf Manar. J. of Advanced Materials Letters. 5 (2016) 402.
[56] N. Kaur. M. Kaur. D. Singh. J. of Experimental Nanoscience. 253 (2019) 111.
شیمى کاربردى روز
دوره 16، شماره 58
فروردین 1400
صفحه 107-124

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار