كارايي روش سطح پاسخ بر مبناي طرح باكس بنكن در بهينه سازي فرايند جذب مس و كادميم از محلول‌هاي آبي با استفاده از كيتوزان

Usefulness of Response Surface Method by Application of Box-Behnken Design for Optimizing Cd and Cu Sorption from Aqueous Solutions by Chitosan

وجود فلزات سنگين در منابع آب و پساب از مشكلات زيست محيطي بسياري از جوامع است. فرايند جذب و استفاده از جاذب­ه اي ارزان قيمت يكي از روش­هايي است كه در سال­هاي اخير توجهات زيادي را به خود جلب كرده است. هدف اين پژوهش بررسي تأثير كيتوزان در جذب فلزات سنگين كادميم و مس از محلول­ هاي آبي با استفاده از روش سطح پاسخ بر مبناي مدل باكس بنكن مي­ باشد. براي اين منظور آزمايشات پيمانه­اي جذب به منظور ارزيابي اثر متغيرهاي مستقل شامل pH، قدرت يوني و غلظت با استفاده از روش ذكر شده براي ارزيابي اثرات اين متغيرها انجام گرديد. از آناليز واريانس يك طرفه براي تجزيه و تحليل داده­ ها استفاده شد. با توجه به مقادير ضريب تعيين (0/99=R2) وR2 متعادل شده (0/99=R2adj) مي­توان گفت مدل به دست آمده براي تحليل داده­ ها مناسب مي­ باشد. آناليز واريانس يك طرفه (0/0001>p) نشان داد مدل درجه دو بهترين مدل براي تعيين برهم كنش متغيرهاي مطالعه مي ­باشد. شرايط بهينه براي جذب حداكثر مس و كادميم از محلول­هاي آبي به ترتيب در محدودهpH 5/47 و 5/26، غلظت 200 و 168/8 (mg L-1) و قدرت يوني 0/03 (mol L-1) بدست آمد. مقادير پيش­ بيني شده جذب براي شرايط بهينه ذكر شده براي مس و كادميم به ترتيب 83/68 و 45/07 (mg g-1) شد. بنابراين روش سطح پاسخ مي­تواند در بهينه سازي حذف كادميم و مس از محلول­هاي آبي به وسيله كيتوزان موثر باشد.

Existence of heavy metals in water resources and wastewater can cause the environmental problems. Use of low-cost substances as adsorbents has been developed over recent years. The purpose of this study was to investigate the effect of chitosan on sorption of Cd and Cu heavy metals from aqueous solutions using response surface method and Box–Behnken methods. The batch experiment was conducted to evaluate the effects of independent variables such as pH, metal concentration, and ionic strength on the metal sorption using response surface and Box–Behnken methods. One-way analysis of variance (ANOVA) was applied on data. High values of R2 (0.99) and adjusted R2 (0.99) showed that the removal of Cu and Cd can be described by the response surface method. One-way ANOVA showed (p < 0.001) that quadratic was the best model for determining the interaction variables. The optimal conditions determined for Cu and Cd initial concentrations, pH and ionic strength values were 200 and 168.8 mg L-1, 5.47 and 5.26 and 0.03 M, respectively. The predicted adsorption at these settings for Cu and Cd were 83.68 and 45.07 mg g-1, respectively. Response Surface Method could be useful for optimization the adsorption of Cu and Cd from aqueous solutions by chitosan.