جذب سطحي كادميوم توسط توده غيرزنده جلبك sp. Scenedesmus از محلول‌هاي آبي: مطالعات ايزوترم، سينتيك و ترموديناميك

Adsorption of Cadmium from aqueous solution by the dead algae biomass Scenedesmus sp.: Isotherm, kinetics and thermodynamics studies

آلودگي به فلزات سنگين امروزه به يكي از جدي‌ترين مشكلات زيست‌محيطي تبديل‌شده است. جذب با استفاده از مواد زيستي از قبيل باكتري، قارچ، مخمر و جلبك‌ها به‌عنوان يك فناوري زيستي مقرون‌به‌صرفه براي درمان پساب‌هاي حاوي فلزات سنگين در نظر گرفته مي‌شود. هدف از مطالعه حاضر بررسي عملكرد توده سلولي غيرزنده جلبك sp. Scenedesmus به‌عنوان جاذب زيستي در حذف كادميوم از محلول‌هاي آبي بوده است. ميزان جذب كادميوم توسط جاذب تحت تأثير پارامترهاي غلظت، pH، درجه حرارت و زمان تماس در مقياس آزمايشگاهي و در سيستم ناپيوسته بررسي شد. غلظت كادميوم توسط دستگاه جذب اتمي اندازه‌گيري گرديد. يافته‌هاي جذب به‌وسيله مدل‌هاي ايزوترم لانگموير و فرندليچ و سينتيك جذب توسط مدل‌هاي شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم و معادله ترموديناميك شرح داده شدند. نتايج نشان دادند بهينه‌هاي جذب شامل مقدار جاذب برابر 0/1 گرم، غلظت 40 ميلي‌گرم بر ليتر، 5=pH، درجه حرارت 20 درجه سانتي‌گراد و زمان تعادلي 45 دقيقه بوده كه در اين شرايط ميزان حذف 98/71 درصد بود. در بررسي ضريب همبستگي، سينتيك جذب از مدل شبه مرتبه دوم و تعادل توسط ايزوترم فرندليچ توصيف شدند. بررسي ترموديناميك جذب، واكنش را به‌صورت خود به خودي، گرماده و غير تصادفي نشان داد. با بررسي طيف FTIR مشخص شد گروه‌هاي عاملي C=O،-OH و NH- نقش زيادي در جذب داشتند. درنهايت كارايي بالاي 98/71 درصدي فرآيند جذب در اين مطالعه نشان داد كه جلبك sp. Scenedesmus قابليت خوبي در حذف فلز كادميوم دارد و مي‌تواند به‌عنوان پيشنهادي مناسب جهت حذف كادميوم از پساب‌ها مورداستفاده قرار گيرد.

Heavy metal pollution has become one of the most serious environmental problems today. Biosorption is usage of biomaterials such as bacteria, fungi, yeast and algae that is regarded as a cost-effective biotechnology for the treatment waste containing heavy metals. This study was conducted in order to evaluate the application of non-living biomass of Scenedesmus sp. algae as biosorbent in eliminating cadmium from synthetic wastewater. In the batch system amount of cadmium absorbed affected by the parameters of concentration, pH, temperature and contact time, were studied in laboratory. The concentration of Cadmium was determined by Atomic absorption spectrometry. Then, the absorption results were described using the Langmuir and Freundlich isotherms and the pseudo- first -order and Pseudo- second- order synthetics and thermodynamic equation of absorption. It was found that optimal adsorption (a removal of 98.71 percent) obtained at adsorbent amount of 0.1gr, concentration 40mg/L, pH = 5, temperature 20°C and equilibrium time of 45min. At reviews the correlation coefficient, adsorption kinetics follows the pseudo-second-order model and equilibrium is well described by Freundlich isotherm. According to adsorption thermodynamics, the reaction found to be spontaneous, exothermic and non-random. FTIR spectrum revealed that functional groups C = O, -OH and -NH that they played a major role in the adsorption. The high efficiency (98.71%) of the adsorption process in this study showed that Scenedesmus sp. algae have a good capability in eliminating cadmium and it can be used method for eliminating cadmium from wastewater.