حذف يون فلويوريد از محلول آبي با استفاده از نانو‌كامپوزيت هيدروژل بر پايه نشاسته - سديم آكريلات - نانوآلومينيم‌ اكسيد

Removal of Fluoride Ion from Aqueous Solution by Nanocomposite Hydrogel Based on Starch/Sodium Acrylate/Nano Aluminum Oxide

وجود يون فلويوريد در آب از نظر آثار مفيد و مضر بر سلامت انسان مورد توجه قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، بررسي اثر نانو‌كامپوزيت هيدروژل بر پايه نشاسته- سديم آكريلات/ نانوذرات آلومينيم ‌اكسيد بر كارايي حذف فلويوريد از آب آشاميدني و پساب‌هاي صنعتي است. آزمون‌ها در سامانه ناپيوسته و با تغيير فاكتورهاي موثر مانند زمان تماس، غلظت اوليه يون فلويوريد در محلول، pH محلول، نسبت وزني نشاسته به آكريليك اسيد و درصد وزني نانوذرات آلومينيم ‌اكسيد در نانو كامپوزيت هيدروژل تهيه شده بر جذب تعادلي و ديناميك يون فلويوريد بررسي شده است. داده‌هاي همدماي جذب حاصل از اين پژوهش با مدل لانگموير و فروندليچ و داده‌هاي سينتيك جذب با مدل‌هاي شبه درجه اول و شبه درجه دوم تطبيق داده شده است. نتايج نشان داد، pH بهينه براي جاذب در محدوده ? تا ? بوده است. همچنين كارايي حذف فلويوريد با كاهش غلظت اوليه آن افزايش يافته است. نانو كامپوزيت هيدروژل تهيه شده (? درصد وزني نانوذرات آلومينيم ‌اكسيد) در ?/? = pH و غلظت ppm 5 از يون فلويوريد در مدت زمان ??? دقيقه و در دماي ?? درجه سلسيوس، ?? درصد از مقدار اوليه يون فلويوريد را جذب كرد. در همين شرايط، مقدار جذب تعادلي يون فلويوريد (پس از ?? ساعت)، ?? درصد براي محلول با غلظت 5ppm و ?? درصد براي محلول با غلظت 10 ppm اندازه‌گيري شد. جذب يون‌هاي فلويوريد با مدل لانگمير همراه است. سينتيك جذب فلويوريد روي نانو‌كامپوزيت هيدروژل به كمك مدل شبه درجه اول بهتر توصيف شد. نتايج نشان داد نانو‌كامپوزيت هيدروژل استفاده شده در اين مطالعه ظرفيت جذب قابل ملاحظه‌اي براي حذف فلويوريد دارد.

Determination of fluoride in drinking water has received increasing interest, due to its beneficial and detrimental effects on health. Contamination of drinking water by fluoride can cause potential hazards to human health. In recent years, considerable attention has been given to different methods for the removal of fluoride from drinking and waste waters. The aim of this research was to investigate the effect of nanocomposite hydrogel based on starch/sodium acrylate/aluminum oxide in reduction of fluoride concentration in drinking water and industrial waste water. In a batch system, the dynamic and equilibrium adsorption of fluoride ions were studied with respect to changes in determining parameters such as pH, contact time, initial fluoride concentration, starch/acrylic acid weight ratio and weight percent of nano aluminum oxide. The obtained equilibrium adsorption data were fitted with Langmuir and Freundlich models, as well as the kinetic data with pseudo-first order and pseudo- second order models. The results showed that optimum pH was found to be in the range of 5 to 7. Removal efficiency of fluoride was increased with decreases in initial concentration of fluoride. Sixty percent of initial value of fluoride solution was removed by nanocomposite hydrogel (4 wt% of nano aluminum oxide) at 240 min (initial fluoride concentration = 5 ppm, pH 6.8 and temperature = 25?C). Under the same condition, the equilibrium adsorption of fluoride ions was 85% and 68% for initial solution concentration of 5 and 10 ppm, respectively. Adsorption isotherm data showed that the fluoride sorption followed the Langmuir model. Kinetics of sorption of fluoride onto nanocomposite hydrogel was described by pseudo-first order model.