استفاده از اكسيد گرافن مغناطيسي آمين‌دار سنتز شده از گياه Typha latifolia براي حذف سرب به روش سطح پاسخ

Removal of Pb (II) from Aqueous Solution Using Response Surface Methodology with Aminated Magnetic Graphene Oxide Synthesized from Typha Latifolia

امروزه آلودگي محيط‌زيست و كاهش آب شيرين قابل‌دسترس، از مهم‌ترين مشكلات محيط‌زيستي ناشي از افزايش شهرنشيني و صنعتي شدن است. بر اين اساس، هدف از انجام اين پژوهش، سنتز گرافن اكسيد مغناطيسي آمين‌دار ) mGO-NH2) از ساقه گياه آبزي لويي Typha latifolia به‌عنوان جاذب فلز سرب به‌روش سطح پاسخ (RSM) بود. در اين پژوهش، گرافن از ساقه‌ گياه آبزي لوئي Typha latifolia به‌روش راكتور حرارتي CVD سنتز و پس از انجام مراحل اكسيداسيون و مغناطيسي، با گروه‌هاي عاملي آمين، عامل‌دار شد. سپس به‌منظور حصول اطمينان از سنتز نانوجاذب، ويژگي‌هاي ساختاري آن توسط آناليزهاي FTIR، AFM،Raman ، SEM، ZETA potential و pHZPC بررسي شد. در ادامه، پس از بهينه‌سازي فاكتور pH، تأثير هريك از فاكتورهاي زمان (X1)، غلظت سرب (X2) و مقدار جاذب (X3)، بر كارايي اكسيدگرافن مغناطيسي آمين‌دار شده (mGO-NH2) در حذف يون‌هاي سرب از محلول آبي، به‌وسيله معادله درجه‌ دوم به‌روش RSM و طرح مركب مركزي (CCD) بررسي شد. بر اساس نتايج حاصل از تصوير SEM، تصوير AFM، آناليز Raman و طيف FTIR، سنتز نانوجاذب تأييد شد. مقدار بيشينه ظرفيت جذب برابر mg/g29/164 (mg20= X3، mg/L20 = X2 و min120 = X1) حاكي از هم‌راستا بودن نتايج آزمايش‌ها با مقدار پيش‌بيني شده مدل بود. بر اساس مدل فروندليچ و ردليچ-پيترسون، فرايند جذب نيز از نوع برهم‌كنش شيميايي با سطح نامتجانس جاذب بود. پژوهش‌ ترموديناميك نيز حاكي از گرماگير بودن فرايند جذب بود. نتايج اين بررسي نشان داد كه ساقه گياه لويي مي‌تواند به‌عنوان گزينه مناسبي در سنتز گرافن مورد استفاده قرار گرفته و mGH-NH2 حاصل، كارايي مؤثري در جذب يون‌هاي سرب از محلول‌هاي آبي دارد.

Today, environmental pollution and less accessibility of freshwater have been a serious challenge due to industrialization and urbanization. Therefore, the aim of this study was to investigate the synthesis of aminated magnetic graphene oxide (m-GO-NH2) from Typha latifolia and its application for Pb (II) removal from aqueous solution. The m-GO-NH2 was synthesized from steam of T. latifolia by using CVD and applied to Pb (II) removal. The structure of synthesized nano adsorbent was characterized by using SEM, FTIR, AFM, Raman spectroscopy and pHZPC. After finding the optimum amount of pH, central composite design was applied to survey the effect of time (X1), initial concentration of Pb (II) (X2) and adsorption dosage (X3) for Pb (II) removal from aqueous solution. Two quadratic models were developed to estimate the amount of Pb (II) removal efficiency with design expert software. According to the SEM, FTIR, AFM, Raman analysis, the mGO-NH2 was successfully synthesized. The amount of 164.29 mg/g of Pb (II) removal at operation conditions (X1=120min, X2=35mg/L and X3=20 mg/L) indicated an excellent agreement with the model amount predicted. Regarding the thermodynamic studies, the adsorption procedure was spontaneous and endothermic and followed Freundlich isotherm and Redlich-Peterson (R-P) equations. In conclusion, it is affirmed the m-GO-NH2 as synthesized from T. latifolia, has a high capability for use in adsorption of Pb (II) from aqueous solution