ظرفيت جلبك قرمز Gracilaria براي جذب زيستي كادميوم: مطالعه هم دمايي و روش سطح پاسخ

Potential of Red Algae Gracilaria for Biosorption of Cadmium: Isotherm, Kinetic and Response Surface Methodology Study

هدف از اين مطالعه، حذف فلز كادميوم توسط جلبك قرمز گراسيلاريا به عنوان زيست توده است. تاثيرمتغيرهاي مستقل بر جذب زيستي يون كادميوم توسط زيست توده جلبك قرمز گراسيلاريا ارزيابي شدند. همچنين داده هاي آزمايشگاهي نيز در دو الگوي هم دمايي متداول، يعني الگوي لانگمويرو فروندليچ، ارزيابي شدند. طراحي آزمايش براي ارزيابي اثرات متقابل شاخص هاي pH، زمان تماس، دما، مقدار زيست توده و غلظت اوليه فلز انجام شد. الگوي باكس-بهينكن (Box-Behnken) در روش سطح پاسخ براي بهينه سازي داده هاي آزمايشگاهي در نرم افزار Minitab، نسخه 18 مورد استفاده قرار گرفت. پنج شاخص مورد نظر در يك معادله چند جمله اي درجه دوم انطباق داده شدند و يك معادله رياضي بدست آمد. اهميت ضرايب در معادله چند جمله اي درجه دوم، به وسيله آزمايش-t و مقدار-p ارزيابي آماري شدند. شرايط بهينه در pH برابر با 8، غلظت اوليه كادميوم برابر با 50 ميلي گرم بر ليتر، دما30 درجه سانتي گراد، مقدار زيست توده برابر با 5 ميلي گرم و زمان تماس 40 دقيقه بودند. در اين شرايط مقدار جذب محاسبه شده (68/878 ميلي گرم بر گرم) با مقدار تجربي بدست آمده (68/256 ميلي گرم بر گرم) مطابقت خوبي داشت. در نهايت معادله تصحيح شده براي پيشگويي جذب در هر حالت قابل استفاده است.

The objective of the present work was to investigate the removal of cadmium by red algae Gracilaria as biomass. The effect of independent variables on biosorption of cadmium ion by the red algae Gracilaria as biomass was evaluated. The experimental data were analyzed via two custom isotherm models, i.e., Langmuir and Freundlich. The experimental design was developed for evaluating the interactions of pH, contact time, temperature, biomass dosage and initial metal concentration. The Box-Behnken model in response surface modeling was used for the optimization of the experimental data in Minitab 18 software. The five parameters were fitted into second order polynomial equation and a mathematical function was developed. Statistical significance of coefficients in the second order polynomial equation was evaluated by t-test and p-value. The optimum conditions were determined at pH of 8, initial cadmium concentration of 50 mg/L, temperature of 30 ℃, the biomass dosage of 5 mg, and of contact time of 40 minutes. In these conditions, the calculated value (68.878 mg/g) was matched very well to the experimental value (68.256 mg/g). The modified equation can be used for the prediction of biosorption in any conditions.