حذف كادميوم از محلول‌هاي آبي با استفاده از نانوذرات مگنتيت اصلاح شده

Cadmium Removal from Aqueous Solutions Using Modified Magnetite Nanoparticles

زمينه و هدف: در ميان فلزات سنگين كادميوم به‌دليل تحرك زياد و سميت آن، به‌لحاظ بهداشتی و زيست‌محيطی اهميت زيادی دارد. هدف از اين پژوهش سنتز نانوذرات مگنتيت (Fe3O4) اصلاح شده با سديم دودسيل سولفات (SDS) و ارزيابی عملكرد آن در حذف كادميوم از محلول‌های آبی بوده است. روش بررسی: نانوذرات مگنتيت اصلاح شده سنتز گرديد و تأثير پارامترهای pH و زمان تماس بر كارايی حذف كادميوم در سيستم ناپيوسته مورد بررسی قرار گرفت. سپس ضرايب سينتيك‌ها و ايزوترم‌های جذب در شرايط pH بهينه و زمان تعادل جذب محاسبه گرديد. برای تعيين ويژگی‌های نانوذرات مگنتيت اصلاح شده توليدی از ميكروسكوپ الكترونی روبشی (SEM)، دستگاه پراش نگار اشعه XRD) X) و طيف‌سنج مادون قرمز (FTIR) استفاده شد. يافته‌ها: تصويربرداری از نانوذرات توليدی با ميكروسكوپ الكترونی نشان داد كه قطر اين ذرات nm 40-60 است. نتايج نشان داد كه در سيستم ناپيوسته با 50mL محلول كادميوم با غلظت 10mg/L و مقدار 0/1g جاذب، حداكثر جذب كادميوم در مدت زمان 12h در 6 = pH اتفاق می‌افتد. همچنين بر اساس نتايج آزمايش سينتيك، زمان تعادل برابر 30min به‌دست آمد. فرايند جذب از مدل سينتيك مرتبه دوم هو تبعيت كرده و داده‌های جذب با ايزوترم فروندليچ مطابقت بيشتری داشت. حداكثر ظرفيت جذب نانوذرات مگنتيت اصلاح شده برای كادميوم 9/604mg/L به‌دست آمد. نتيجه‌گيری: نتايج اين مطالعه نشان داد كه نانوذرات مگنتيت اصلاح شده می‌تواند به‌عنوان جاذبی مؤثر جهت حذف كادميوم از منابع آب آلوده به‌كار رود.

Background and Objectives: Among the heavy metals cadmium is of considerable environmental and health significance because of its increasing mobilization and human toxicity. The objectives of this research were to synthesize SDS modified magnetite nanoparticles (Fe3O4) and to determine its efficiency in cadmium removal from aqueous solutions. Materials and Methods: Modified magnetite nanoparticles were synthesized and the effects of pH and contact time on cadmium removal efficiency were investigated in batch system. Then kinetics and isotherm models coefficients were determined in the optimum pH and equilibrium time conditions. Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infra red (FTIR) were used to characterize the modified magnetite nanoparticles synthesized. Results: The SEM results showed that the diameter of the particles is 40-60 nm. It was found that the optimum pH value for maximum adsorption of 10 mg/L cadmium by 0.1 g adsorbent in 12 hr was 6. Kinetic study showed that the equilibrium time was 30 min. The adsorption kinetics fitted well using the Ho pseudo second-order kinetic model; however, the adsorption isotherm could be described by the Freundlich model. The maximum adsorption capacity of modified magnetite nanoparticles for Cd2+ was found to be 9.604 mg/g. Conclusion: The results of this study indicated that the modified magnetite nanoparticles can be employed as an efficient adsorbent for the removal of cadmium from contaminated water sources