حذف يون كادميم از محلول آبي با استفاده از نانو ذرات مغناطيسي نيكل فريت داراي اتصال عرضي با كيتوزان

Removal of Cd (II) Ion from Aqueous Solution Using Nickel Ferrite Magnetic Nanoparticles Cross–Linked Chitosan

كادميم يكي از فلزات سنگين تجزيه‌ناپذير و بسيار سمّي است كه از منابع مختلف وارد محيط‌هاي آبي مي‌شود. دستيابي به ذخاير آب پاك و سالم مستلزم در نظر گرفتن تمهيداتي براي حذف كادميم از پساب‌ها، پيش از تخليه در محيط زيست است. در اين پژوهش، نانوكامپوزيت مغناطيسي NiFe2O4-CS با واكنش ايجاد اتصال عرضي ميان كيتوزان و نانوذرات نيكل فريت (NiFe2O4) با استفاده از گلوتارآلدئيد به‌عنوان عامل ايجادكننده اتصال عرضي تهيه شد. ساختار، مورفولوژي، و رفتار مغناطيسي NiFe2O4-CS با آناليزهاي FTIR، XRD، FE-SEM، EDX، و VSM مشخص شد. ويژگي جذب سطحي يون‌هاي كادميم روي كامپوزيت CS–NiFe2O4 و عوامل مؤثر بر آن نظير pH، زمان تماس، غلظت اوليه كادميم، و حضور يون‌هاي فلزي خارجي به طور كامل بررسي شد. بازده حذف كادميم با غلظت اوليه 10 ميلي‌گرم در ليتر درpH برابر 7 و زمان 60 دقيقه با NiFe2O4-CS به 95 درصد رسيد. چگالي بالاي آمين و هيدروكسيل در كيتوزان، تشكيل كي‌ليت با يون‌هاي كادميم را تسهيل مي‌سازد و بازده فرايند جذب سطحي را افزايش مي‌دهد. مدل سينتيكي شبه مرتبه اول، برازش بهتري با داده‌هاي تجربي جذب داشت و داده‌هاي تعادلي با همدماي جذبي لانگمير به خوبي توصيف شدند. نتايج جذب/واجذب نشان داد كه NiFe2O4-CS تهيه شده قابليت استفاده مجدد در فرايند جذب سطحي را دارا است. مطابق نتايج اين پژوهش، NiFe2O4-CS مي‌تواند به‌عنوان يك جاذب بالقوه مؤثر در حذف كادميم از پساب مورد استفاده قرار گيرد.

Cadmium is one of the non-biodegradable and extremely toxic heavy metals that enter into the aquatic environment by various sources. In order to provide a safe and clean water supply to the public, there is a crucial need to take some measures for removal of cadmium from wastewaters prior to their disposal in the environment. In the present study, a NiFe2O4-CS magnetic nanocomposite was prepared by a cross–linking reaction of chitosan with nickel ferrite (NiFe2O4) nanoparticles using glutaraldehyde as the cross–linking agent. The structure, morphology, and magnetic behavior of the NiFe2O4-CS were characterized by FTIR, XRD, FESEM, EDX, VSM analysis. The adsorption property of Cd (II) onto NiFe2O4-CS composite and the different factors that affect the adsorption, such as pH value, contact time, initial Cd (II) concentration, and the presence of foreign metal ions were extensively investigated. The Cd (II) removal efficiency of 95% was obtained within 60 min at pH 7.0 with initial Cd (II) concentration of 10 mg/L using CS/NiFe2O4. High amine and hydroxyl density of chitosan facilitated the chelation with Cd (II) ions, resulting in efficient adsorption. The pseudo-secondorder kinetic model provided the best fit to experimental adsorption data and the equilibrium data could be well described by Langmuir adsorption isotherm. Adsorption/desorption results demonstrated that reusability of prepared NiFe2O4-CS was considerable. The results showed that NiFe2O4-CS could be employed as an effective and potential adsorbent for application in the removal of Cd (II) from wastewater.