كارايي نانو لوله‌هاي كربني چند جداره اصلاح شده با عامل كيتوزان در حذف فلزات سنگين سرب، روي و كادميم از محيط‌هاي آبي

Evaluation of the Removal of Heavy Metals (Cadmium Lead, and Zinc) from Aqueous Solutions using Multi-Walled Carbon Nanotubes Modified with Chitosan

فلزات سنگين يكي از مهم‌ترين آلودگي‌هاي محيط زيست به‌شمار مي‌آيند. افزايش غلظت اين فلزات در آب، بيش از حد تعيين شده در مقررات زيست محيطي، مي‌تواند اثرات جبران ناپذيري براي سلامتي انسان داشته باشد. هدف از اين پژوهش حذف يا كاهش فلزات سنگين از قبيل سرب، روي و كادميم توسط نانو لوله‌هاي كربني اصلاح شده با كيتوزان از محيط‌هاي آبي است. در اين پژوهش نانو لوله كربني چند جداره اصلاح شده با كيتوزان به‌عنوان جاذب اسـتفاده شـد. براي تكميل آزمايش از محلول نمك نيترات فلزات سنگين تهيه شده با آب مقطر به‌عنوان محلول استفاده شد. متغيرهـاي مـورد مطالعـه در اين پژوهش عبارت بودند از pH محلول، زمان ماند، غلظت اوليه فلزات سنگين و مقدار جرم جاذب. كليه تجزيه و تحليل‌هاي آزمايشگا‌هي بر اساس استاندارد متد انجام شد. براي شناسايي و تعيين اصلاح ساختار جاذب اصلاح شده از طيف سنجي مادون قرمز و ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد. نتايج پژوهش نشان داد كه راندمان جـاذب در جـذب آلاينـده بـا افزايش زمـان مانـد، غلظـت فلزات سنگين و pH افزايش مي‌يابد. بهترين عملكرد جاذب با راندمان بيش از 75 درصد در شرايطي به‌دست آمد كه pH برابر 7، زمان 120 دقيقه و غلظت اوليه فلزات سنگين برابر با 20 ميلي‌گرم در ليتر بود. با رسم نمودار ايزوترم‌هاي جذب لانگمير و فروندليچ مشخص شد كه فرايند جذب از ايزوترم جذب فروندليچ تبعيت مي‌كند. با نتايج به‌دست آمده در اين پژوهش مي‌توان نتيجه گرفت كه استفاده از نانو لوله‌هاي كربني اصلاح شده با كيتوزان، راه حل مناسبي به‌عنوان جاذب مؤثر در حذف فلزات سنگين از قبيل سرب، روي و كادميم از محيط‌هاي آبي مي‌با‌شد.

Discharge of toxic metals such as cadmium (Cu), lead (Pb), and zinc (Zn) in the environment can impact the quality of air and water. High concentration of these toxic metals larger than the regulated concentration in the air and water can pose serious human health risks. The aim of this research was to investigate the removal of these heavy metals (Cd, Pb and Zn) from aqueous solutions by using a multi walled carbon nanotubes modified by chitosan as an absorbent agent. To perform the experimental study, nitrate salt of heavy metals solution prepared with distilled water was used. Factors examined for the removal efficiency of heavy metals in this study include pH, absorbent dose concentration, retention time, and the initial concentration of heavy metals. All analytical analyses were performed according to standard methods. Also, the infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM) used for identification and modification of the absorbent. The results obtained from this study showed that an increase in pH, retention time and initial concentration of heavy metals, also increased the adsorption efficiency rate. The optimum heavy metals removal efficiency was about 75% and that occurred when pH =7, retention time =120 minutes and the initial concentration of heavy metals =20 mg/L. In addition, plot of Langmuir and Freundlich adsorption isotherms for heavy metals showed that the adsorption process mostly follows the Freundlich isotherm. The limited data obtained from this experimental sudy, it can be concluded that using carbon nanotubes modified with chitosan as an absorbant agent is an effective method for the removal of heavy metals (Cd, Pb, and Zn) from aqueous solutions.