حذف موثر كادميوم از محيطهاي آبي با كامپوزيتي از خاكستر سبك زغالسنگ و زيست سطح ساز رامنوليپيدي

Efficient Cadmium Removal from Aqueous Environments Using a Composite Produced by Coal Fly Ash and Rhamnolipid Biosurfactants

در اين پژوهش امكان حذف كادميوم از محيط هاي آب با استفاده از يك زيست كامپوزيت جديد كه بر پايه خاكستر سبك زغال سنگ و بيوسورفكتانت رامنوليپيدي توليد شده، مورد بررسي قرار گرفته است. شرايط عملياتي فرايند جذب، با در نظرگرفتن pH محلول و نسبت جاذب به فلز به عنوان معيارهاي عملياتي و تاثير آنها بر كارآيي حذف كادميوم به عنوان پاسخ فرايند، در قالب يك طرح آزمايشي مركب مركزي بررسي و بهينه شد. نتايج نشان داد كه هر دو معيار بهطور مستقيم بر كارايي حذف، اثر مثبت دارند. بر اساس نتايج بهينه سازي، در مقدار pH برابر 10 و نسبت جاذب به فلز 40، بيش از 99درصد فلز از محلول حذف شد. مطالعه پيشرفت فرايند نسبت به زمان، نشان داد كه جذب از سينتيك مرتبه اول با نرخ 548/57 بر دقيقه پيروي مي كند. مقايسه مدل هاي مختلف هم دماي جذب نيز نشان داد كه اين فرايند به دليل تطابق با معادله لانگموير، از جذبي تك لايه با توزيع يكنواخت انرژي جذب بر سطح جاذب پيروي مي كند. در اين شرايط، بيشينه جذب برابر 67/11 ميلي گرم فلز به ازاي هر گرم زيست كامپوزيت حاصل شد. نتايج مطالعات گزينش پذيري نيز نشان دهنده قدرت جذب بسيار بالاي جاذب بود و ضرايب گزينش پذيري براي فلزات كادميوم، مس، سرب و روي تقريبا يكسان با يكديگر و برابر واحد به دست آمد. اين نتايج نشان داد كه كامپوزيت هاي پايه خاكستر سبك و بيوسورفكتانت ها را مي توان بهعنوان منبعي اميدبخش براي اهداف پالايش زيست محيطي مورد استفاده قرار داد.

A novel bio-composite produced from coal fly ash accompanied by rhamnolipid biosurfactants was produced and used as an efficient adsorbent for the removal of cadmium from aqueous solution. Effects of initial solution pH (3-11) and absorbent to cadmium ratio (40-200) on cadmium removal, as process response, were studied and optimized using a central composite type response surface methodology. Results showed that both factors significantly affect the removal efficiency. Optimum adsorption conditions, resulting in over 99% cadmium removal, were achieved at pH 10 and absorbent to cadmium ratio of 40. Time-wise studies revealed that a maximum removal can be achieved following a classic first order model with a rate of 548.57 min-1. The cadmium adsorption on activated fly ash was also found to follow the Langmuir isotherm model with monolayer adsorption mechanism. Moreover, the bio-composite yielded a maximum adsorptive capacity of 67.11 mg/g. The selectivity study in bimetal aqueous systems using copper, lead and zinc metals also confirmed the high adsorption capacity of bio-composite. This study demonstrated that rhamnolipid-fly ash bio-composite could be considered as a promising efficient, low-cost resource material for the treatment of heavy metal polluted wastewaters.