حذف فلزات سنگین کروم، سرب، آهن از آب وپساب با استفاده از MnFe2O4 بارگذاری شده بر روی کربن فعال تهیه شده از جلبک: مطالعه سینتیک و تعادل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات عوامل اجتماعی سلامت، دانشگاه علوم پزشکی اردبیل، اردبیل، ایران.

2 گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی اردبیل، اردبیل، ایران.

3 دانشکده شیمی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران.

چکیده

هدف: نگهداری آب سالم و نوشیدنی و بازیابی آب‌های آلوده و پساب‌ها یک امر مهم است که برای جلوگیری از بیماری‌ها و آسیب به محیط‌زیست ضروری است. رشد سریع جمعیت، شهرنشینی، فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی و مصرف مواد شیمیایی  به طور قابل‌توجهی باعث افزایش سطح آلودگی شده است. ورود مواد آلاینده به آب و پساب و تجمع آنها در آبزیان به واسطه خطراتی که برای انسان و دیگر موجودات ایجاد می‌کند، بخش مهمی از آلودگی محیط‌زیست است. روش‌های حذف فلزات سنگین مانند جذب تبادلی، فیزیکی، شیمیایی، اسمز معکوس کارایی محدودی دارند.
 
روش پژوهش: هدف از این تحقیق بررسی کارایی جلبک فلامینتوس با نام علمی Spirogyra app به‌عنوان یک جاذب طبیعی همراه با MnFe2O4 (نانوذرات فریت منگنز) برای حذف فلزات سنگین از آب‌وفاضلاب است. در این مطالعه، تأثیر عواملی چون دوز جاذب، زمان تماس، pH و غلظت فلزات سنگین بر کارایی جذب مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، میزان انطباق داده‌ها با ایزوترم‌های فروندلیچ و لانگمویر و سینتیک‌های شبه درجه اول و دوم تحلیل شده است. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها با استفاده از رگرسیون خطی و پارامتر R2 انجام شده است.
 
یافته‌ها: نتایج نشان داد که افزایش دوز جاذب به 2 گرم در 50 میلی‌لیتر با غلظت 30 میلی‌گرم، راندمان حذف را 50 درصد افزایش می‌دهد. همچنین، ظرفیت جذب با افزایش pH از 2 به 12 از 25 به 50 درصد افزایش یافت.
 
نتیجه ­گیری: داده‌ها نشان دادند که راندمان حذف با زمان تماس طولانی‌تر افزایش و با غلظت‌های بالاتر فلزات سنگین کاهش می‌یابد. ایزوترم لانگمویر و مدل سینتیکی شبه درجه دوم بهترین تطابق را با داده‌های تجربی نشان دادند.

کلیدواژه‌ها


ایران نژاد، مهدی.، سلیمانپور، مهرداد.، و کامران حقیقی، حسین.(1398). مطالعات جذب و سینتیک حذف فلزات سنگین توسط زئولیت فعال شده با دی اکسید منگنز. نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، 13(1)، 11-1. https://sid.ir/paper/172671/fa 
شایسته، کیوان.، و بهبودی، گیتی . (1399). روش‌های حذف فلزات سنگین از محیط آب‌وفاضلاب: یک مطالعه مروری. مجله پژوهش در بهداشت محیط، 6(2)، 160-145. https://doi.org/10.22038/jreh.2020.46594.1352
Irannejad, M., Soleimanpour, M., & Kamran Haghighi, H. (2019). Studies on the adsorption and kinetics of heavy metal removal by zeolite activated with manganese dioxide. Modern Processes in Materials Engineering, 13(1), 1-11. (In Persian) https://sid. r/paper/172671/fa
Scanlon, B., Keese, K., Flint, A., Flint, L., Gaye, C., Edmunds, W., & Simmers, I. (2006). Global synthesis ofgroundwater recharge in semiarid and arid regions. Hydrol. Process, 20(15), 3335–3370. https://doi.org/10.1002/hyp.6335
Bagri, F., Hassani, A., Jarrah, A., & Parnianchi, F. (2024). Highly effective elimination of tetracycline and ciprofloxacin antibiotics from synthetic wastewater by novel magnetic P2W18O62/MIL-101 (Fe)/NiFe2O4 nanocomposite. Separation and Purification Technology, 329, 125128. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125128
Behbudi, G., & Shayesteh, K. (2020). Heavy Metal Removal Methods from Water and Wastewater: A Review Study. 2, 145-160. (In Persian)                                    https://jreh.mums.ac.ir/article_16647.html
Corbett, J. F. (1972). Pseudo first-order kinetics. Journal of Chemical Education, 49(10), 663. https://doi.org/10.1021/ed049p663
Deng, H., Li, X., Peng, Q., Wang, X., Chen, J., & Li, Y. (2005). Monodisperse magnetic single‐crystal ferrite microspheres. Angewandte Chemie International Edition, 44(18), 2782-2785. https://doi.org/10.1002/ange.200462551
Fomina, M., & Gadd, G. M. (2014). Biosorption: current perspectives on concept, definition and application. Bioresource Technology, 160, 3-14                                  . https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.12.102
Gupta, N., Kushwaha, A. K., & Chattopadhyaya, M. (2012). Adsorptive removal of Pb2+, Co2+ and Ni2+ by hydroxyapatite/chitosan composite from aqueous solution. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 43(1), 125-131                             . https://doi.org/10.1016/j.jtice.2011.07.009
Hughes, J., Cowper-Heays, K., Olesson, E., Bell, R., & Stroombergen, A. (2021). Impacts and implications of climate change on wastewater systems: A New Zealand perspective. Climate Risk Management, 31, 100262. https://doi.org/10.1016/j.crm.2020.100262
Irannajad, M., & Haghighi, H. K. (2017). Removal of Co2+, Ni2+, and Pb2+ by manganese oxide-coated zeolite: equilibrium, thermodynamics, and kinetics studies. Clays and Clay Minerals, 65(1), 52-62. https://doi.org/10.1346/CCMN.2016.064049
Lellis, B., Fávaro-Polonio, C. Z., Pamphile, J. A., & Polonio, J. C. (2019). Effects of textile dyes on health and the environment and bioremediation potential of living organisms. Biotechnology Research and Innovation, 3(2), 275-290                           . https://doi.org/10.1016/j.biori.2019.09.001
Palani, G., Arputhalatha, A., Kannan, K., Lakkaboyana, S. K., Hanafiah, M. M., Kumar, V., & Marella, R. K. (2021). Current trends in the application of nanomaterials for the removal of pollutants from industrial wastewater treatment—a review. Molecules, 26(9), 2799. https://doi.org/10.3390/molecules26092799
Saleh, T., Mustaqeem, M., & Khaled, M. (2021). Water treatment technologies in removing heavy metal ions from wastewater: A review. Environ Nanatechnol Monit Manage 17,100617. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2021.100617
Topare, N. S., & Wadgaonkar, V. S. (2023). A review on application of low-cost adsorbents for heavy metals removal from wastewater. Materials Today: Proceedings, 77, 8-18. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.08.450
Wang, Y., Cao, J., Biswas, A., Fang, W., & Chen, L. (2024). Acid mine wastewater treatment: A scientometrics review. Journal of Water Process Engineering, 57, 104713. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.104713
Zhao, F., Zou, Y., Lv, X., Liang, H., Jia, Q., & Ning, W. (2015). Synthesis of CoFe2O4–zeolite materials and application to the adsorption of gallium and indium. Journal of Chemical & Engineering Data, 60(5), 1338-1344. https://doi.org/10.1021/je501039u