بررسی جذب یون سرب (II) از محلول‌های آبی با زئولیت اصلاح‌شده با (3-‌آمینو‌پروپیل)‌تری‌اتوکسی سیلان

محورهای موضوعی : شیمی کاربردی

حسین شهریاری فر ¹ (کارشناس ارشد، گروه نانوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران)
ترگل رحیمی مسئله نژاد ² (کارشناس ارشد، گروه نانوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران)
مهدی حسن زاده ³ (استادیار دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران)
محبوبه ربانی ⁴ (استادیار گروه شیمی معدنی، دانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1399/10/21 تاریخ پذیرش : 1400/01/23 تاریخ انتشار : 1400/09/01

کلید واژه: سرب, سینتیک جذب, ظرفیت جذب, زئولیت اصلاح‌شده, هم‌دمای جذب,

چکیده مقاله :

در این پژوهش از زئولیت عامل‌دارشده (Zeolite-APTES) برای حذف یون‌های سرب در محیط آبی استفاده شده است. زئولیت‌ها به دلیل داشتن ظرفیت تبادل یونی و پایداری شیمیایی و مکانیکی، بسیار موردتوجه هستند. عوامل موثر بر فرایند جذب یون سرب از جمله مقدار جاذب (mg)، غلظت اولیه (ppm)، pH و زمان (min) با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ (RSM) بررسی و بهینه‌سازی شد. نتیجه ها نشان داد که بازده جذب سرب از محیط آبی با افزایش زمان و مقدار جاذب افزایش می یابد و به تدریج به مقدار ثابتی می‌رسد. همچنین، با افزایش غلظت اولیه یون سرب، مقدار درصد حذف یون سرب کاهش می‌یابد. زئولیت عامل‌دارشده، ظرفیت جذب خوبی را برای سرب نشان داد. بیشینه ظرفیت جذب جاذب برای یون سرب، mg/g 89/28 به دست آمد. افزو ن براین، فرایند جذب با هم‌دمای لانگمویر همخوانی داشت و از سینتیک شبه مرتبه اول پیروی می کرد.

چکیده انگلیسی:

In this study, functionalized zeolite (Zeolite-APTES) has been used to remove lead ions in an aqueous environment. Zeolites have received much attention due to their ion exchange capacity and chemical and mechanical stability. Parameters influencing the lead ion adsorption process, including adsorbent content (mg), initial concentration (ppm), pH, and time (min) were investigated and optimized using an experimental design by response surface methodology ( RSM ) approach. The results show that the lead adsorption efficiency from aqueous solution increases with increasing time and the adsorbent content and gradually reaches a constant value. The percentage of lead removal also decreases with an increasing initial concentration of lead ions. Functionalized zeolite has shown good adsorption capacity for the lead. The maximum adsorption capacity was found to be 89.28 mg.g-1. Furthermore, the adsorption follows a Langmuir isotherm and pseudo-first-order kinetic model. The developed composite exhibits great potential for heavy metal adsorption and wastewater treatment.

منابع و مأخذ:

[1] Naiya, T.K.; Bhattacharya, A.K.; Das, S.K.; J. Colloid Interface Sci. 333, 14–26, 2009.

[2] Huang, G.; Wang, D.; Ma, S.; Chen, J.; Jiang, L.; Wang, P.;  J. Colloid Interface Sci. 445, 294–302, 2016.

[3] Saleh, T. A; Desalin. Water Treat. 57, 10730–10744, 2016.

[4] Hao, L.; Song, H.; Zhang, L.; Wan, X.; Tang, Y.; Lv, Y.; J. Colloid Interface Sci. 369, 381–387, 2012.

[5] Motsi, T.; Rowson, N.A.; Simmons, M.J.H.; Int. J. Miner. Process. 92, 42–48, 2009.

[6] Hong, M.; Yu, L.; Wang, Y.; Zhang, J.; Chen, Z.; Dong, L.; Zan, Q.; Li, R.; Chem. Eng. J. 359, 359-363, 2019.

[7] Hou, L.; Hu, B.X.; He, M.; Xu, X.; Zhang, W.; Environ. Sci. Pollut. Res. 25, 9615–9625, 2018.

[8] Erdem, E.; Karapinar, N.; Donat, R.; J. Colloid Interface Sci. 280, 309–314, 2014.

[9] Khachatryan, S.V.; Chem. Biol. 2, 31–35, 2014.

[10] Javanmardi, P.; Takdastan, A.; Jalilzadeh Yengejeh, R.; Journal of Water and Wastewater, 29(1), 108-114, 2018.

[11] Ok, Y.S.; Yang, J.E.; Zhang, Y.S.; Kim, S.J.; Chung, D.Y.; J. Hazard. Mater. 147, 91–96, 2007.

[12] Mortazavi, B.; Rasuli, L.; Kazemian, H.; Iranian Journal of Health and Environment, 3(1) 37-46, 2010.

[13] Irannajad, M.; Soleimanpour, M.; Kamran Haghighi, H.; Journal of Advanced processes in Materials Engineering, 13(1), 1-11, 2019.

[14] Kazemi, A.; Bahramifar, N.; Heydari, A; Journal of Environmental Sciences and Technology, 22(5), 391-401, 2020.

[15] Gutierrez Moreno, J.J.; Pan, K.; Wang, Y.; Li, W.; Langmuir 36(20), 5680-5689, 2020.‏

[16] Poursaberi, T.; Hassanisadi, M.; Rezapour, M.; Torkestani, K.; Journal of Applied Research in Chemistry, 6(1), 5-14, 2012.

[17] Liu, L.; Jin, S.; Ko, K.; Kim, H.; Ahn, I.S.; Lee, C.H.; Chem. Eng. J. 382, 122-834, 2019.

[18] Mozgawa. W.; J. Mol. Struct. 555, 299–304, 2000.

[19] Mohammadi, N.; Mousazadeh, B.; Hamoule, T.;  Environment, Development and Sustainability. 23(2), 1688–1705, 2021.

[20] Guo, X.; Du, B.; Wei, Q.; Yang, J.; Hu, L.; Yan, L.; Xu, W.; J. Hazard. Mater. 278, 211–220, 2014.

[21] Zhao, J.; Wang, C.; Wang, S.; Zhou, Y.; J. Ind. Eng. Chem. 83, 111–122, 2020.

[22] Yang, G.; Tang, L.; Lei, X.; Zeng, G.; Cai, Y.; Wei, X.; Zhou, Y.; Li, S.; Fang, Y.; Zhang, Y.; Appl. Surf. Sci. 292, 710–716, 2014.

[23] Samadani Langeroodi, N.; Tahery, F.; Mehrani, S.; Nova Biologica Reperta. 2(3): 166-175, 2015.

[24] Shen, J.; Wang, N.; Wang, Y.G.; Yu, D.; Ouyang, X.K.; Polymers (Basel) 10(12), 1382(1-16), 2018.

[25] Akinola, L.K.; Ibrahim, A.; Chadi, A.S.; J. Pure Appl. Sci. 2, 79–88, 2016.

[26] Mane, V.S.; and Babu, P.V.; J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 44, 81–88, 2013.

[27] Wanyonyi, W.C.; Onyari, J.M.; Shiundu, P.M.; Energy Procedia, 50, 862–869, 2014.

[28] Neupane, S.; Ramesh, S.T.; Gandhimathi, R; Nidheesh, P.V.; Desalin. Water Treat. 54, 2041–2054, 2015.

[29] Kakavandi, B.; Kalantary, R.R.; Jafari, A.J.; Nasseri, S.; Ameri, A.; Esrafili, A.; Azari, A.; Clean - Soil, Air, Water, 43, 1157–1166, 2015.

[30] Tokalıoğlu, Ş.; Yavuz, E.; Demir, S.; Patat, Ş.; Food Chem. 237, 707–715, 2017.

[31] Tian, Y.; Gao, B.; Morales, V.L.; Wu, L.; Wang, Y.; Muñoz-Carpena, R.; Cao, C.; Huang, Q.; Yang, L.; Chem. Eng. J. 210 557–563, 2012.

[32] Xu, Q.; Wang, Y.; Jin, L.; Wang, Y.; Qin, M.; J. Hazard. Mater. 33, 91–99, 2017.

[33] Sarı, A.; Tuzen, M.; Cıtak, D.; Soylak, M.; J. Hazard. Mater. 148, 387–394, 2007.

[34] Sarı, A.; Tuzen, M.; Cıtak, D.; Soylak, M.; J. Hazard. Mater. 149, 283–291, 2007.