حذف یون‌های فلزی کادمیوم و سرب از محلول‌های آبی با استفاده از جاذب نانو-حفره MCM-48 و اصلاح شده NH2-MCM-48

الموضوعات :

هادی وطن دوست ¹ , حبیب‌اله یونسی ² , زهرا مهربان ³ , آوا حیدری ⁴

1 - کارشناس ارشد محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی وعلوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران.
2 - استاد دانشکده منابع طبیعی وعلوم دریایی،دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران.
3 - استادیار کمیته فن‌آوری های نو، تهران، ایران.
4 - دکتری محیط زیست ، دانشکده منابع طبیعی وعلوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران.

تاريخ الإرسال : 13 السبت , رجب, 1436 تاريخ التأكيد : 24 الأربعاء , ربيع الثاني, 1437 تاريخ الإصدار : 01 الأربعاء , ذو الحجة, 1438

الکلمات المفتاحية: NH2-MCM-48, کادمیوم, سرب, جاذب, حذف,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: در این مطالعه،جاذب سیلیکاته نانو حفره تحت عنوان MCM-48 با مساحت سطح بالایی تهیه شد و جهت افزایش ظرفیت جذب فلزات سنگین با استفاده از آمینو پروپیل تری متوکسی سیلان اصلاح گردید. جاذب‌های سیلیکاته از جمله جاذب های موثر در جذب فلزات سنگین هستند. روش بررسی: حذف یون‌های فلزی کادمیوم و سرب از محلول های آبی توسط MCM-48 و جاذب نانو حفره اصلاح شده NH2-MCM-48 در سیستم ناپیوسته بررسی شد. اثر متغیرهای مقدار جاذب، pH محلول، زمان تماس و غلظت اولیه محلول مورد مطالعه قرار گرفت. داده های آزمایش با استفاده از همدمای لانگمایر و فرندلیخ و با آنالیز رگرسیون غیر خطی، تجزیه و تحلیل شد. یافته ها: حداکثر ظرفیت جذب نانو حفره اصلاح شده NH2-MCM-48 برای کادمیوم و سرب به ترتیب 62.07 و 108.16 میلی گرم بر گرم به دست آمد. تغییر در میزان هر یک از متغیرها منجر به تغییر در میزان ظرفیت جذب جاذب شد. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که عامل دار کردن نانو حفره MCM-48 با گروه عاملی آمین و تهیه NH2-MCM-48 باعث افزایش چشم‌گیر ظرفیت جذب یون های فلزی کادمیوم و سرب از محلول های آبی می شود و این ترکیب می‌تواند به عنوان یک جاذب موثر در جذب یون‌های فلزی مورد استفاده قرار گیرد.

المصادر:

1-      Wang, J., Chen, C.,2006. Biosorption of Heavy metals by Saccharomyces cerevisiae: A review, Biotechnol Adv, 24: 427-451.

2-      Bahadir, T., Bakan, G., Altas, L., Buyukgungor, H., 2007. The Investigation of Lead Removal by Biosorption: An Application at Storage battery Industry Wastewaters, Enzyme Microb Technol, 41: 98-102.

3-      Yunus Pamukoglu, M., Kargi, F., 2006. Removal of copper (II) ions from Aqueous medium by Biosorption onto powdered waste sludge, Process Biochem, 41: 1047-1054.

4-      Banat, F., Al-Asheh, S., Al-Makhadmeh, L.,2003.Kinetics and Equilibrium Study of Cadmium Ion Sorption onto Date Pits — An Agricultural Waste, Adsorption Science & Technology, 21: 245-260

5-      Amarasinghe, B., Williams, RA., 2007. Tea waste as a low cost adsorbent for the removal of Cu and Pb from wastewater, Chem Eng J, 132: 299-309.

6-      Iqbal, M., Saeed, A., Zafar, SI., 2007. Hybrid biosorbent: An innovative matrix to enhance the biosorption of Cd (II) from aqueous solution, J Hazard Mater, 148: 47-55.

7-      Naddafi, K., Nabizadeh, R., Saeedi, R., et al. 2007. Biosorption of lead(II) and cadmium(II) by protonated Sargassum glaucescens biomass in a continuous packed bed column, J Hazard Mater, 147: 785-791.

8-      Lam,KF., Yeung, KL., McKay, G., 2007. Efficient Approach for Cd2+ and Ni2+ Removal and Recovery Using Mesoporous Adsorbent with

 

9-      Tunable Selectivity, Environ Sci Technol, 41: 3329-3334.

10-  Monteagudo, JM., Ortiz, MJ.,2000. Removal of Inorganic mercury from Mine waste water by Ion exchange, J Chem Technol Biotechnol, 75: 767-772.

11-  Yoshitake, H., Yokoi, T., Tatsumi, T., 2003. Adsorption Behavior of Arsenate at Transition Metal Cations Captured by Amino-Functionalized Mesoporous Silicas, Chem Mater, 15: 1713-1721.

12-  Liu, C., Bai, R., San Ly, Q., 2008. Selective removal of Copper and Lead ions by Diethylenetriamine-functionalized Adsorbent: Behaviors and Mechanisms, Water Res, 42: 1511-1522.

13-  Lee, B., Kim, Y., Lee, H., Yi, J., 2001. Synthesis of Functionalized porous Silicas via Templating Method as heavy metal ion Adsorbents: the introduction of surface hydrophilicity onto the surface of adsorbents, Microporous Mesoporous Mater, 50: 77-90.

14-  Mureseanu, M., Reiss, A., Stefanescu, I., et al, 2008. Modified SBA-15 Mesoporous Silica for Heavy metal Ions Remediation, Chemosphere, 73: 1499-1504.

15-  Lam, KF., Ho, KY., Yeung, KL., McKay, G.,2004. Selective Adsorbents from Chemically Modified Ordered Mesoporous Silica. In: E. van Steen MC, Callanan LH (eds) Stud Surf Sci Catal. Elsevier, pp 2981-2986.

16-  Mangrulkar, PA., Kamble, SP., Meshram, J., Rayalu, SS., 2008. Adsorption of phenol and o-chlorophenol by mesoporous MCM-41, J Hazard Mater, 160: 414-421.

17-  M. Kisler, J., Dähler, A., W. Stevens, G., J. O'Connor, A., 2001. Separation of biological molecules using mesoporous molecular sieves, Microporous Mesoporous Mater, 44-45: 769-774.

18-  Lam, KF., Yeung, KL., McKay, G., 2006. ARational Approach in the Design of Selective Mesoporous Adsorbents, Langmuir, 22: 9632-9641

19-  Benhamou, A., Baudu, M., Derriche, Z., Basly, JP., 2009. Aqueous Heavy Metals Removal on Amine-functionalized Si-MCM-41 and Si-MCM-48, J Hazard Mater, 171: 1001-1008.

20-  Saad, R., Belkacemi, K., Hamoudi, S., 2007. Adsorption of Phosphate and Nitrate Anions on Ammonium-functionalized MCM-48: Effects of Experimental Conditions, J Colloid Interface Sci, 311: 375-381.

21-  Olkhovyk, O., Antochshuk, V., Jaroniec, M., 2004. Benzoylthiourea-modified MCM-48mesoporous silica for mercury (II) adsorption from aqueous solutions. Colloids Surf Physicochem Eng Aspects, 236: 69-72

22-  Wang, L., Shao, Y., Zhang, J., Anpo, M., 2006. Synthesis of MCM-48 Mesoporous Molecular Sieve with Thermal and Hydrothermal Stability with the aid of Promoter Anions, Microporous Mesoporous Mater, 95: 17-25.

23-  Johnson, BJS., Stein, A., 2001. Surface Modification of Mesoporous, Macroporous, and Amorphous Silica with Catalytically Active Polyoxometalate Clusters, Inorg Chem, 40: 801-808.

24-  Chen, A-H., Liu, S-C., Chen, C-Y., Chen, C-Y., 2008. Comparative Adsorption of Cu (II), Zn (II), and Pb (II) Ions in Aqueous Solution on the Crosslinked Chitosanwith Epichlorohydrin, J Hazard Mater, 154: 184-191.

25-  Rozada, F., Otero, M., García, AI., Morán, A., 2007. Application in fixed-bed Systems of Adsorbents obtained from Sewage Sludge and Discarded Tyres, Dyes and Pigments, 72: 47-56.

26-  Sag, Y., Aktay, Y., 2001. Application of Equilibrium and Mass Transfer Models to Dynamic Removal of Cr(VI) Ions by Chitin in Packed ColumnReactor, Process Biochem, 36: 1187-1197.

27-  Sun, J., Coppens, M-O., 2003. Preparation of large pore high quality MCM-48 Silica by a Imple Post-synthesis Hydrothermal Treatment, Stud Surf Sci Catal, Elsevier, pp 157-160.

28-  Jal, PK., Patel, S., Mishra, BK., 2004. Chemical Modification of Silica Surface by Immobilization of Functional Groups for Extractive Concentration of Metal Ions, Talanta, 62: 1005-1028.

29-  Heidari, A., Younesi, H., Mehraban, Z., 2009. Removal of Ni(II), Cd(II), and Pb(II) from a Ternary Aqueous Solution by Amino functionalized Mesoporous and Nano Mesoporous Silica, Chem Eng J, 153: 70-79.

30-  Dönmez, G., Aksu, Z., 2002. Removal of Chromium (VI) from Saline Wastewaters by Dunaliella Species, Process Biochem, 38: 751-762.

31-  Algarra, M., Jiménez, MV., Rodríguez-Castellón, E., Jiménez-López, A., Jiménez-Jiménez, J., 2005. Heavy metals removal from electroplating wastewater by aminopropyl-Si MCM-41, Chemosphere, 59: 779-786.

32-  Ebrahimzadeh, H., Tavassoli, N., Amini, M., Fazaeli, Y., Abedi, H., 2010. Determination of very low levels of Gold and Palladium in Wastewater and Soil Samples by Atomic Absorption after Preconcentration on Modified MCM-48 and MCM-41 silica, Talanta, 81: 1183-1188.

33-  Anbia, M., Moradi, SE., 2009. Removal of Naphthalene from Petrochemical Wastewater Streams using Carbon Nanoporous Adsorbent, Appl Surf Sci, 255: 5041-5047

34-  Sari, A., Tuzen, M., 2009. Kinetic and Equilibrium Studies of Biosorption of Pb(II) and Cd(II) from Aqueous Solution by Macrofungus (Amanita rubescens) Biomass, J Hazard Mater, 164: 1004-1011.