بررسي آزمايشگاهي حذف جيوه از محلول‌هاي آبي با استفاده از جاذب نانو لوله كربني مغناطيسي شده

Experimental Study on Removal of Mercury from Aqueous Solutions by Using Magnetite Carbon Nanotube (CNT) as Adsorbent

حذف آلودگي‌ها به‌وسيله جاذب، يك روش مفيد و مؤثر براي حذف فلزات سنگين از نمونه‌هاي آبي است. جيوه يكي از انواع فلزات سنگين است كه اثرات بسيار مخربي بر سلامت انسان و محيط زيست دارد. اين پژوهش با هدف بررسي عملكرد نانولوله كربني مغناطيسي شده، براي حذف جيوه از محلول‌هاي آبي انجام شد. از روش سطح پاسخ بر مبناي مدل باكس-بنكن براي ارزيابي اثر متغيرهاي مستقل مانند pH محلول، غلظت اوليه جيوه، دز جاذب و زمان تماس بر عملكرد پاسخ (درصد حذف جيوه) استفاده شد. ابتدا نانولوله‌ كربني مغناطيسي‌شده سنتز شد و مشخصات جاذب به‌وسيله آناليزهاي SEM و FT-IR و XRD بررسي شد، سپس آزمايش‌هاي جذب بر اساس طراحي آزمايش انجام شد. نتايج حاصل از آناليز مشخصات جاذب نشان داد كه ذرات اكسيد آهن به خوبي بر روي نانولوله‌هاي كربني چند ديواره نشانده شده‌اند و جاذب خاصيت مغناطيسي پيدا كرده است. نتايج حاصل از انجام آزمايش‌ها توسط نرم‌افزار Design Expert آناليز و تحليل شد و مناسب‌ترين مدل براي رسم منحني‌هاي سطح پاسخ كه روش مرتبه دوم بوده است، مشخص شد. بر اساس نتايج آزمايش‌ها بيشترين راندمان حذف جيوه تحت شرايط pH برابر 6، دز جاذب 0/6 گرم در ليتر، غلظت اوليه جيوه ppm 10 و زمان تماس 150 دقيقه حاصل شد كه معادل 85 درصد بود. با تطابق داده‌هاي آزمايشگاهي با مدل‌هاي ايزوترم و سينتيك مشخص شد كه فرايند جذب از مدل ايزوترم فروندليچ (0/99

Removal of contaminants by adsorbent is a useful and effective way to remove heavy metals from wastewater and aqueous samples. Mercury is one of the heavy metals that is toxic to humans, animals and the environment. In this study, magnetic multi-walled carbon nanotube (MMWCNT) composite was synthesized and used to remove Hg(II) from aqueous solutions. This work was conducted on a laboratory scale and based on the design of experiment by the surface response methodology (RSM) and based on Box-Behnken design, and the effects of independent variables including pH, adsorbent dose, initial concentration of Hg and contact time in different levels were evaluated with the help of Design-Expert Stat-Ease Inc software. The properties of this magnetic adsorbent were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The results show that the adsorption of Hg(II) on magnetic MWCNT composite is strongly dependent on contact time and adsorbent dosage. The highest efficiency of removal mercury was about 85% and that occurred when pH=6, dose of adsorbent= 0.6 g/L, initial concentration of Hg(II)=10 ppm and contact time=150 minutes. The adsorption isotherm data was better fitted by Freundlich model, while kinetic data can be characterized by the pseudosecond- order rate kinetics. In general, it can be concluded that magnetic MWCNT adsorbent has a very high ability to remove mercury.