بررسي كارايي جذب نانوكامپوزيت كيتوزان مغناطيسي-متاليك گرانوله شده در حذف آنيون‌هاي مزاحم از محلول‌هاي آبي

Evaluation the Efficacy of Granulated Metallic-Magnetic Chitosan Nanocomposite for Adsorption of Interfering Anions in Aqueous Solutions

زمينه و هدف: آنيون­هاي مزاحم در آب مي‌توانند باعث بروز مشكلات عمده‌اي در افت كيفيت آب شرب و همچنين آب ورودي به صنايع گردند. از همين رو هدف اين مطالعه، تعيين كارايي جذب نانوكامپوزيت كيتوزان مغناطيسي-متاليك گرانوله شده در حذف آنيون‌هاي سولفات، كلرايد، كربنات و بي‌كربنات از محلول‌هاي آبي مي باشد. روش كار: سنتز نانوكامپوزيت كيتوزان مغناطيسي متاليك گرانوله شده توسط فرآيند هم ترسيبي صورت گرفت. همچنين در اين پژوهش غلظت آنيون­هاي كلرايد و سولفات در گستره mg/L 300-50 و غلظت يون­هاي كربنات و بي­كربنات در محدوده mg/L 150-50 انتخاب شد. علاوه بر آن از ديگر متغيرهاي اين پژوهش مي­بايست به pH در محدوده 8-5 و زمان ماند 90-0 دقيقه اشاره كرد. ايزوترم، سينتيك و ترموديناميك جهت تعيين عملكرد فرآيند جذب بررسي شد. يافته­ ها: نتايج مطالعه نشان داد كه بهترين راندمان حذف آنيون­ها در 5 pH= به دست آمده است. با افزايش غلظت كلرايد و سولفات از 50 تا 300 ميلي­گرم بر ليتر، راندمان حذف به ترتيب از 06/80 به 22/38 و از82/57 به 69/37 درصد كاهش يافت. در خصوص كربنات و بي‌كربنات در غلظت‌هاي 50 تا 150 ميلي­گرم بر ليتر، راندمان حذف به ترتيب از 15/61 به 17/41 درصد و از 66/79 به 36/49 درصد كاهش يافت. درصد حذف يون كلرايد با ميزان جاذب بين mg/L 5-1، از 62 به 91 درصد افزايش يافت اما با اين وجود، افزايش مقدار جاذب بعد از 4 گرم بر ليتر تفاوت معناداري در حذف كلرايد نداشت. راندمان حذف آنيون‌هاي كربنات، بي‌كربنات و سولفات در ازاي افزايش دوز جاذب از mg/L 5-1، روندي افزايشي داشته كه به ترتيب 56 به 93، 52 به 96 و 53 به 80 درصد بود. فرآيند جذب از مدل لانگموير تبعيت نموده و جذب آنيون‌ها سطحي مي‌باشد. همچنين مدل جذب از مدل سينتيك شبه درجه دوم تبعيت كرده و با افزايش دما، راندمان حذف كاهش مي‌يابد. نتيجه‌گيري: نتايج مطالعه نشان داد كه جاذب كيتوزان گرانوله مغناطيسي بي متاليك قادر به حذف مناسب آنيون‌هاي مزاحم از منابع آبي مي‌باشد.

Background and Objective: Water interfering anions can cause major problems in the quality of drinking water as well as entering water to the industry. The purpose of this study was to determine the efficacy of granulated metallic-magnetic chitosan nanocomposite for adsorption of interfering anions in aqueous solutions (sulfate, chloride, carbonate and bicarbonate. Materials& Methods: Synthesis of granulated metallic-magnetic chitosan nanocomposite was conducted based on co-precipitation method. The anions chloride (300-50 mg / L), carbonate (150-50 mg / L), bicarbonate (50- 150 mg / L) and sulfate (50-300 mg / L) were considered. The pH range of the study was between 5- 8 and the remaining time was 0-90 minutes. For the study of the adsorption process, the Langmuir and Freundlich isotherms were considered as pseudo-first and pseudo-second kinetics order at temperatures in the range of 20-45 Celsius. Results: The results showed that the best removal efficiency of anions was obtained at pH = 5. With an increase in chlorine concentration from 50 mg / L to 300 mg / L, the removal efficiency decreased from 80.06% to 38.22%. This trend has also been observed for other anions in the study, which decreased from 57.82% to 37.69% for sulfate at similar concentrations. In carbonate and bicarbonate, at 50-50 mg / L concentrations, the removal efficiency decreased from 61.15% to 41.17% and 79.66%, respectively, to 49.36%. The percentage of removal of chlorine ion with an amount of adsorbent between 1-5 g / L increased from 62% to 91%. However, increasing the amount of absorbent after 4 g / L did not have a significant difference in removal of chlorine. The same effect was observed for other anions in the study, so that the removal efficiency of carbonate, bicarbonate and sulfate anions in exchange for an increase in the absorbent dose increased from 1 g / L to g / L 5, which was 56% to 93%, 52% to 96% and 53% to 80%. The results of the study showed that the adsorption process follows Langmuir isotherm model and the adsorption of anions is superficial. The absorption model also follows the pseudo-second order kinetic model. In addition, as the temperature rises, the removal efficiency decreases. Conclusion: The results of the study showed that granulated metallic-magnetic chitosan nanocomposite adsorbent was able to remove the interfering anions from water resources.