بهینه‌سازی فرآیند جذب سطحی کروم از محلول آبی با استفاده از نانوذرات پالادیوم بیوسنتزشده توسط میکروجلبک اسپیرولینا پلاتنسیس

نویسندگان

گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده
اهداف: کروم دارای آثار مخرب زیست‌محیطی است و تاکنون روش‌های شیمیایی مختلفی برای حذف کروم مورد بررسی قرار گرفته است، اما هزینه نسبتاً بالا و مشکلات زیست‌محیطی باعث شده است تا از روش‌های نوین برای حذف کروم استفاده شود. هدف این پژوهش بررسی و بهینه‌سازی فرآیند جذب سطحی کروم از محلول آبی با استفاده از نانوذرات پالادیوم بیوسنتزشده توسط میکروجلبک اسپیرولینا پلاتنسیس (Spirulina platensis) بود.

مواد و روش‌ها: در مطالعه تجربی حاضر، نانوذرات پالادیوم با استفاده از عصاره اسپیرولینا پلاتنسیس، سنتز و به روش طیف‌سنجی مادون قرمز، XRD و SEM مورد بررسی قرار گرفتند. در فرآیند جذب سطحی کروم عامل‌های pH، زمان تماس، غلظت اولیه کروم و مقدار جاذب بهینه‌سازی شد. همچنین ایزوترم‌های جذب کروم روی نانوذرات پالادیوم براساس آزمون مدل‌های ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ تعیین شدند.

یافته‌ها: عصاره جلبک اسپیرولینا پلاتنسیس توانایی سنتز نانوذرات پالادیوم را داشت. مقادیر بهینه حذف کروم در pH معادل ۲، غلظت کروم ۰/۱میلی‌گرم در لیتر، زمان تماس ۲۰دقیقه و غلظت جاذب ۰/۵گرم در لیتر بود. کارآیی حذف با افزایش مقدار ماده جاذب افزایش یافت، به‌طوری که وقتی مقدار ماده از ۰/۰۱گرم به ۰/۵گرم افزایش پیدا کرد، درصد حذف از ۶۸/۹% به ۹۸/۱% تغییر کرد. RL برای نانوذرات پالادیوم در محدوده ۰/۹۵-۰/۱۷ بود که نشان داد، مدل لانگمویر برای جاذب کارآیی مناسبی داشت.

نتیجه‌گیری: نانوذرات پالادیوم بیوسنتزشده توسط میکروجلبک اسپیرولینا پلاتنسیس کارآیی بالایی برای ازبین‌بردن کروم در محلول‌های آبی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Gupta S, Babu BV. Removal of toxic metal Cr(VI) from aqueous solutions using sawdust as adsorbent: Equilibrium, kinetics and regeneration studies. Chem Eng J. 2009;150(2-3):352-65. [Link] [DOI:10.1016/j.cej.2009.01.013]
Rashki Ghaleno O, Sayadi MH, Rezaei MR. Potential ecological risk assessment of heavy metals in sediments of water reservoir case study: Chah Nimeh of Sistan. Proc Int Acad Ecol Environ Sci. 2015;5(4):89-96. [Link]
Sayadi MH, Torabi S. Geochemistry of soil and human health: A review. Pollut Res. 2009;28(2):257-62. [Link]
Shekari H, Sayadi MH, Rezaei MR, Allahresani A. Synthesis of nickel ferrite/titanium oxide magnetic nanocomposite and its use to remove hexavalent chromium from aqueous solutions. Surf Interface. 2017;8:199-205. [Link] [DOI:10.1016/j.surfin.2017.06.006]
Sayadi MH, Siami M, Esmailpour M, Hajiani M. The efficiency of biosynthesis silica nanoparticles at removal of heavy metals Cr and Cu from aqueous solutions. J Birjand Univ Med Sci. 2017;24(1):36-49. [Persian] [Link]
Agarwal GS, Kumar Bhuptawat H, Chaudhari S. Biosorption of aqueous chromium(VI) by Tamarindus indica seeds. Bioresour Technol. 2006;97(7):949-56. [Link] [DOI:10.1016/j.biortech.2005.04.030]
Kumar Naiya T, Kumar Das S. Removal of Cr(VI) from aqueous solution using fly ash of different sources. Desalination Water Treat. 2016;57(13):5800-9. [Link] [DOI:10.1080/19443994.2014.1003611]
Zhang Z, Li M, Chen W, Zhu S, Liu N, Zhu L. Immobilization of lead and cadmium from aqueous solution and contaminated sediment using nano-hydroxyapatite. Environ Pollut. 2010;158(2):514-9. [Link] [DOI:10.1016/j.envpol.2009.08.024]
Li XQ, Cao J, Zhang WX. Stoichiometry of Cr(VI) immobilization using nanoscale zerovalent iron (nZVI): A study with high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy (HR-XPS). Ind Eng Chem Res. 2008;47(7):2131-9. [Link] [DOI:10.1021/ie061655x]
Geng B, Jin Z, Li T, Qi X. Preparation of chitosan-stabilized Fe(0) nanoparticles for removal of hexavalent chromium in water. Sci Total Environ. 2009;407(18):4994-5000. [Link] [DOI:10.1016/j.scitotenv.2009.05.051]
Barikbin B, Mortazavi SB, Moussavi G. Removal of hexavalent chromium from brackish groundwater by nanofiltration: a case study in Iran. Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua. 2011;60(2):121-126. [Link] [DOI:10.2166/aqua.2011.020]
Bankar A, Joshi B, Ravi Kumar A, Zinjarde S. Banana peel extract mediated novel route for synthesis of silver nanoparticles. Coll Surf A Physicochem Eng Asp; 2010;368(1-3):58-63. [Link] [DOI:10.1016/j.colsurfa.2010.07.024]
Nasrollahzadeh M, Mohammad Sajadi S. Pd nanoparticles synthesized in situ with the use of Euphorbia granulate leaf extract: Catalytic properties of the resulting particles. J Coll Interface Sci. 2016;462:243-51. [Link] [DOI:10.1016/j.jcis.2015.09.065]
Sheny DS, Philip D, Mathew J. Rapid green synthesis of palladium nanoparticles using the dried leaf of Anacardium occidentale. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 2012;91:35-8. [Link] [DOI:10.1016/j.saa.2012.01.063]
Sajadi F, Sayadi MH, Hajiani M. Study of optimizing the process of Cadmium adsorption by synthesized silver nanoparticles using Chlorella vulgaris. J Birjand Univ Med Sci. 2016;23(2):119-29. [Link]
Hu J, Chen G, Lo IMC. Removal and recovery of Cr(VI) from wastewater by maghemite nanoparticles. Water Res. 2005;39(18):4528-36. [Link] [DOI:10.1016/j.watres.2005.05.051]
Yuan P, Fan M, Yang D, He H, Liu D, Yuan A, et al. Montmorillonite-supported magnetite nanoparticles for the removal of hexavalent chromium [Cr(VI)] from aqueous solutions. J Hazard Mater. 2009;166(2-3):821-9. [Link] [DOI:10.1016/j.jhazmat.2008.11.083]
Jung Y, Choi J, Lee W. Spectroscopic investigation of magnetite surface for the reduction of hexavalent chromium. Chemosphere. 2007;68(10):1968-75. [Link] [DOI:10.1016/j.chemosphere.2007.02.028]
Guo Y, Qi J, Yang Sh, Yu K, Wang Z, Xu H. Adsorption of cr (VI) on micro and mesoporous rice husk-based active carbon. Mater chem phys. 2003;78(1):132-137. [Link] [DOI:10.1016/S0254-0584(02)00302-4]
Selvarani M, Prema P. Removal of toxic metal hexavalent chromium [Cr(VI)] from aqueous solution using starch-stabilized nanoscale zerovalent iron as adsorbent: Equilibrium and kinetics. Int J Environ Sci. 2012;2(4):1962-75. [Link]
Rahmani AR, Samadi MT, Noroozi R. Hexavalent chromium removal from aqueous solutions by adsorption onto synthetic nano size zerovalent iron (nZVI). Int J Environ Chem Ecol Geol Geophys Eng. 2011;5(2):62-5. [Link]
Shirzad Siboni M, Samadi MT, Azizian S, Maleki A, Zarrabi M. Removal of chromium by using of adsorption onto strong base anion resin: Study of equilibrium and kinetic. J Water WasteWater. 2011;22(3):10-8. [Persian]. [Link]
Maleki A, Eslami A. Isotherm and kinetics of arsenic (V) adsorption from aqueous solution using modified wheat straw. Iran Journal Health Environ. 2011;3(4):439-50. [Persian]. 26-Asgari AR, Vaezi F, Nasseri S, Dordelmann O, Mahvi AH, Dehghani Fard E. Removal of hexavalent chromium from drinking water by granular ferric hydroxide. Iran J Environ Health Sci Eng. 2008;5(4):277-82. [Link]
Abou EL-Reash YG, Otto M, Kenawy IM, Ouf AM. Adsorption of Cr(VI) and As(V) ions by modified magnetic chitosan chelating resin. Int J Biol Macromol. 2011;49(4):513-22. [Link] [DOI:10.1016/j.ijbiomac.2011.06.001]
Shirzad Siboni M, Samarghandi MR, Azizian S, Kim WG, Lee SM. The removal of hexavalent chromium from aqueous solutions using modified holly sawdust: Equilibrium and kinetics studies. Environ Eng Res. 2011;16(2):55-60. [Link] [DOI:10.4491/eer.2011.16.2.55]
Asgari AR, Vaezi F, Nasseri S, Dordelmann O, Mahvi AH, Dehghani Fard E. Removal of hexavalent chromium from drinking water by granular ferric hydroxide. Iran J Environ Health Sci Eng. 2008;5(4):277-82. [Link]