حذف مخلوط یون‌های فلزی سرب، نیکل و کادمیم از محلولهای آبی با استفاده از جاذب نانوحفره MCM-41 اصلاح شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استادیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 استادیار گروه شیمی، کمیته فناوریهای نو، موسسه پژوهشی برنامه ریزی درسی و نوآوری‌های آموزشی، تهران

چکیده

گروهی از جاذبهای سیلیکاتی میان حفره تحت عنوان MCM-41 که مساحت سطح زیادی دارند، با اصلاح برخی از گروههای عاملی سطحی توسط گروه‌های آمین و ایجاد گونه اصلاح شده NH2-MCM-41، به ظرفیت جذب بالاتری برای جذب یون‌های فلزات سنگین دست پیدا می‌کنند. در این پژوهش، جذب یون‌های کادمیم، نیکل و سرب از محلولهای آبی توسط جاذب اصلاح شده NH2-MCM-41 بررسی شد. کلیه آزمایش‌ها در یک سیستم ناپیوسته و با محلول حاوی سه یون فلزی انجام شد و اثر متغیرهای غلظت اولیه محلول یون‌های فلزی، مقدار جاذب، زمان تماس و pH مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که  pHبرابر 5 برای جذب بهینه است. با افزایش غلظت یون‌های فلزی و کاهش مقدار جاذب، ظرفیت جذب افزایش یافت. داده‌های آزمایش از مدل‌های لانگمیر و فروندلیچ تبعیت کردند. حداکثر ظرفیت جذب با مدل لانگمیر برای یون‌های فلزات سرب، کادمیم و نیکل به‌ترتیب برابر با 57/74، 18/25، 12/36 میلی‌گرم بر گرم بود. نتایج این مطالعه نشان داد که NH2-MCM-41 جاذبی با ظرفیت جذب بالا برای یون‌های فلزات سرب، نیکل و کادمیم است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Removal of Cd(II), Ni(II), and Pb(II) Ions in an Aqueous Solution by Chemically Modified Nanoporous MCM-41

نویسندگان [English]

  • Aghdas Heidari 1
  • Habibollah Younesi 2
  • Zahra Mehraban 3
1 Ph.D. Student of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modarres Univerisity, Tehran
2 . Assist. Prof. of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources and Marin Sciences, Tarbiat Modarres Uni., Tehran
3 Assist. Prof. of Chemistry Dept., New Technology Committee, Research Institute for Curriculum Development and Educational Innovations, Tehran
چکیده [English]

MCM-41 includes a group of silica mesopore components with a high surface area whose adsorption capacities can be enhanced by modifying their surface with amine groups. In this study, the modified NH2-MCM-41 was used to investigate adsorption of Cd(II), Ni(II) and Pb(II) ions in a mixture of aqueous solutions. All the experiments were carried out in a batch system containing a solution of metal ions to study the effects of the initial metal concentration, adsorbent dosage, contact time, and solution pH. The results showed that optimum adsorption would be achieved at pH 5 and that adsorption capacity increased with increasing metal ion concentration but with decreasing adsorbent dosage. Experimental data were fitted with Langmauir and Freundlich models. Maximum adsorption capacities for Ni(II), Cd(II), and Pb(II) were 12.36, 18.25 and 57.74 mg/g, respectively. The results indicate that NH2-MCM-41 is an effective adsorbent for Ni(II), Cd(II) and Pb(II) ions with a high adsorption capacity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MCM-41
  • NH2-MCM-41
  • Lead(II)
  • Nickel(II)
  • Cadmium(II)
  • Adsorption
  • Isotherm

مراجع

1- Davis, T.A., Volesky, B., and Vieira, R.H.S.F. (2000). “Sargassum seaweed as biosorbent for heavy metals.” Water Research, 34, (17) 4270-4278.
2- Sen Gupta, S., and Bhattacharyya, K.G. (2008). “Immobilization of Pb(II), Cd(II) and Ni(II) ions on kaolinite and montmorillonite surfaces from aqueous medium.” J. of Environmental Management, 87 (1), 46-58.
3- Sreejalekshmi, K.G., Krishnan, K.A., and Anirudhan, T.S. (2002). “Adsorption of Pb(II) and Pb(II)-citric acid on sawdust activated carbon: Kinetic and equilibrium isotherm studies.” J. of Hazardous Materials, 161
(2-3), 1506-1513.
4- Shafaei, A., Ashtiani, F.Z., and Kaghazchi, T. (2007). “Equilibrium studies of the sorption of Hg(II) ions onto chitosan.” J. of Chemical Engineering, 133 (1-3), 311-316.
5- Lohani, M.B., Singh, A., Rupainwar, D.C., and Dhar, D.N. (2008). “Studies on efficiency of guava (Psidium guajava) bark as bioadsorbent for removal of Hg(II) from aqueous solutions.” J. of Hazardous Materials, 159 (2-3) 626-629.
6- Febrianto, J., Kosasih, A. N., Sunarso, J., Ju, Y. H., Indraswati, N., and Ismadji, S. (2009). “Equilibrium and kinetic studies in adsorption of heavy metals using biosorbent: A summary of recent studies.”
J. of Hazardous Materials, 162 (2-3), 616-645.
7- Ghorbani, F., and Younesi, H. (2008). “Biosorption of cadmium(II) Ions by Saccharomyces cerevisiae biomass from aqueous solutions.” Water and Wastewater, 68, 33-39.
8- Donia, A.M., Atia, A.A., Moussa, E. M. M., El-Sherif, A. M., and Abd El-Magied, M.O. (2009). “Removal of uranium(VI) from aqueous solutions using glycidyl methacrylate chelating resins.” Hydrometallurgy, 95
(3-4), 183-189.
9- Jaramillo, J., Gَmez-Serrano, V., and Lvarez, P.M. (2009). “Enhanced adsorption of metal ions onto functionalized granular activated carbons prepared from cherry stones.” J. of Hazardous Materials, 161
(2-3), 670-676.
10- Chutia, P., Kato, S., Kojima, T., and Satokawa, S. (2009). “Arsenic adsorption from aqueous solution on synthetic zeolites.” J. of Hazardous Materials, 162 (1), 440-447.
11- Mangrulkar, P.A., Kamble, S.P., Meshram, J., and Rayalu, S.S. (2008). “Adsorption of phenol and
o-chlorophenol by mesoporous MCM-41.” J. of Hazardous Materials, 160 (2-3), 414-421.
12- Lam, K.F., Yeung, K.L., and McKay, G. (2007). “Efficient approach for Cd2+ and Ni2+ removal and recovery using mesoporous adsorbent with tunable selectivity.” Environmental Science and Technology, 41 (9),
3329-3334.
13- Algarra, M., Jiménez, M. V., Rodríguez-Castellón, E., Jiménez-López, A., and Jiménez-Jiménez, J. (2005). “Heavy metals removal from electroplating wastewater by aminopropyl-Si MCM-41.” Chemosphere, 59 (6), 779-786.
14- Mehraban, Z., Farzaneh, F. (2006). “MCM-41 as selective separator of chlorophyll-a from [beta]-carotene and chlorophyll-a mixture.” Microporous and Mesoporous Materials, 88 (1-3), 84-90.
15- Ho, K. Y., McKay, G., and Yeung, K.L. (2003). “Selective adsorbents from ordered mesoporous silica.” Langmuir, 19 (7), 3019-3024.
16- Vasconcelos, H. L., Camargo, T. P., Gonçalves, N. S., Neves, A., Laranjeira, M. C. M., and Fávere, V.T. (2008). “Chitosan crosslinked with a metal complexing agent: synthesis, characterization and copper(II) ions adsorption.” Reactive and Functional Polymers, 68 (2), 572-579.
17- Ghorbani, F., Younesi, H., Ghasempouri, S. M., Zinatizadeh, A. A., Amini, M., and Daneshi, A. (2008). “Application of response surface methodology for optimization of cadmium biosorption in an aqueous solution by Saccharomyces cerevisiae.” J. of Chemical Engineering, 145 (2), 267-275.
18- Grün, M., Unger, K. K., Matsumoto, A., and Tsutsumi, K. (1999). “Novel pathways for the preparation of mesoporous MCM-41 materials: control of porosity and morphology.” Microporous and Mesoporous Materials, 27 (2-3), 207-216.
19- Kumar, R., Bishnoi, N. R., Garima, and Bishnoi, K. G. (2008). “Biosorption of chromium(VI) from aqueous solution and electroplating wastewater using fungal biomass.” J. of Chemical Engineering, 135 (3), 202-208.
20- Sengil, I.A., and Özacar, M. (2009). “Competitive biosorption of Pb2+, Cu2+ and Zn2+ ions from aqueous solutions onto valonia tannin resin.” J. of Hazardous Materials, 166 (2-3), 1488-1494.
21- Bois, L., Bonhommé, A., Ribes, A., Pais, B., Raffin, G., and Tessier, F. (2003). “Functionalized silica for heavy metal ions adsorption, Colloids and Surfaces A , 221 (1-3), 221-230.
22- Mureseanu, M., Reiss, A., Stefanescu, I., David, E., Parvulescu, V., Renard, G., and Hulea, V. (2008). “Modified SBA-15 mesoporous silica for heavy metal ions remediation.” Chemosphere, 73 (9), 1499-1504.
23- Perez-Quintanilla, D., Del Hierro, I., Fajardo, M., and Sierra, I. (2006). “Adsorption of cadmium(II) from aqueous media onto a mesoporous silica chemically modified with 2-mercaptopyrimidine.” J. of Materials Chemistry, 16 (18), 1757-1764.
مجله آب و فاضلاب
دوره 21، شماره 1 - شماره پیاپی 1
پیاپی: 73
فروردین و اردیبهشت 1389
صفحه 25-33

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار