پديد آورندگان :
شعباني، حديثه دانشگاه زنجان - دانشكده كشاورزي - گروه علوم و مهندسي خاك , دلاور، محمدامير دانشگاه زنجان - دانشكده كشاورزي - گروه علوم و مهندسي خاك , تقوي فردود، سعيد دانشگاه زنجان - دانشكده علوم - گروه شيمي
كليدواژه :
بيوچار مهندسي‌شده , پوست بادام‌زميني , پرمنگنات پتاسيم , جذب سطحي لانگموير
چكيده فارسي :
كادميوم فلزي تخريب ناپذير و يكي از سمي ترين فلزات سنگين است كه مي تواند وارد اكوسيستم هاي آبزي شده، در زنجيره غذايي تجمع يابد و تهديدي جدي براي موجودات آبزي و سلامت انسان باشد. در اين پژوهش تاثير پوست بادام زميني (PN)، بيوچار اوليه (PBc) و بيوچار مهندسي شده با پرمنگنات پتاسيم (PPBc) در حذف كادميوم از محيط هاي آبي مورد بررسي قرار گرفت. برخي ويژگي هاي جاذب ها نظير pH، ظرفيت تبادل كاتيوني، گروه هاي عاملي سطح، مقادير كربن، نيتروژن، هيدروژن و سطح ويژه اندازه گيري شد. هم دماها (لانگموير، فروندليچ و تمكين) و مدل هاي سينتيكي جذب (شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و ايلوويچ) براي توصيف فرايند جذب مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد پس از اصلاح شيميايي بيوچار pH، ظرفيت تبادل كاتيوني و گروه هاي عاملي اكسيژن دار همانند COOH و Mn-O افزايش يافت. حداكثر ظرفيت جذب در زمان تعادل 120 دقيقه، مقدار جاذب 25/0 گرم و pH شش به دست آمد. هم دماي لانگموير و مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم بهترين برازش را بر داده هاي جذبي داشتند. مقدار RL براي جاذب ها در غلظت هاي 10 تا 60 ميلي گرم بر ليتر كادميوم بين 02/0 تا 37/0 متغير بود كه نشان دهنده مطلوب بودن هم دماي لانگموير در فرايند جذب بود. نتايج جذب نشان داد كه حداكثر ظرفيت جذب كادميوم به دست آمده از مدل لانگموير براي بيوچار مهندسي شده (24/28 ميلي گرم بر گرم) بالاتر از بيوچار اوليه (40/13 ميلي گرم بر گرم) است. پوست بادام زميني تاثير فراواني بر جذب كادميوم نشان نداد. اين پژوهش نشان مي دهد كه بيوچار مهندسي شده با پرمنگنات پتاسيم مي تواند به عنوان جاذبي موثر، مقرون به صرفه و سازگار با محيط زيست در حذف آلودگي كادميوم مورد استفاده قرار گيرد.
چكيده لاتين :
Cadmium (Cd) is one of the most toxic and non-biodegradable heavy metals which can be emitted into the aquatic ecosystem, accumulated in the food chain and posing a serious threat to the aquatic organism and human health. In this study, the effect of peanut shell (PN), pristine biochar (PBc), and modified biochar by potassium permanganate (PPBc) on cadmium removal from aqueous media was examined. Some characteristics of absorbents such as pH, cation exchange capacity (CEC), surface functional groups, and values of C, N, H and surface area were investigated. Adsorption isotherms (Langmuir, Freundlich, and Temkin) and Kinetic models (pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Elovich) were used to explain the adsorption process. Results showed pH, cation exchange capacity and the oxygen containing functional groups such as COOH and Mn-O increased after the chemical treatment of biochar. Maximum sorption capacity obtained at the equilibrium time 120 min, adsorbent dosage of 0.25 g, and pH=6. Langmuir isotherm and the pseudo-second-order kinetic model have the best fitness on cadmium biosorption data. The RL values for adsorbents were calculated to be 0.02 to 0.37 with initial concentration ranging from 10 to 60 mg/L, which indicated the Langmuir isotherm of Cd (II) was a favorable isotherm in the adsorption process. Results showed that the Langmuir maximum Cd adsorption capacities of the modified biochar (28.24 mg/g) is higher than the one in pristine biochar (13.40 mg/g). PN did not show a significant effect on the Cd sorption. This work shows that the modified biochar by potassium permanganate may be an effective, low-cost, and environmentally-friendly adsorbent to remediate Cd contamination in the environment.
