گرافن اکسید مغناطیسی اصلاح‌شده با تریپتوفان برای جذب کاتیون مس(II)

محورهای موضوعی : سنتز و مشخصه یابی نانوساختارها

حسن میمنه جهرمی ¹ , ایمان خنشا ²

1 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
2 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

تاریخ دریافت : 1401/08/24 تاریخ پذیرش : 1401/10/28 تاریخ انتشار : 1401/03/01

کلید واژه: مدل‌های سینتیکی, نانو جاذب مغناطیسی, مس(II),

چکیده مقاله :

اخیرا جذب سطحی با استفاده از نانوجاذب‌های اصلاح‌شده به دلیل سادگی و راندمان بالا به عنوان یکی از روش‌های جداسازی فلزات سنگین از پساب، مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این پژوهش ابتدا یک نانوساختار مغناطیسی بر پایه‌ی گرافن اکسید و اکسید آهن که با اسیدآمینه‌ی تریپتوفان اصلاح شده است، سنتز شد. نانوساختار فوق اثر جذبی خوبی نسبت به کاتیون مس دوظرفیتی از خود نشان داد. علت این امر وجود گروه نیتروژنی تریپتوفان بر روی سطح نانوساختار است که باعث می شود این نوع جاذب قابلیت جذب بالایی داشته باشد. حداکثر ظرفیت جذب 118میلی‌گرم مس به ازاء یک گرم جاذب است. در ادامه، پارامترهای سینتیکی و زمان تماس بررسی و بهینه‌ شد و نتایج نشان داد که زمان تماس بهینه 60 دقیقه می‌باشد. مطالعات سینتیکی جذب با استفاده از مدل‌های شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم انجام گرفت. نتایج بیان‌گر این موضوع بود که مدل شبه مرتبه دوم با ضریب رگرسیون بیشتر (0/9978=R2) در مقایسه با مدل شبه مرتبه اول (0/9942=R2) داده‌های آزمایش را بهتر توصیف می‌کند. تبعیت سینتیک جذب از مدل شبه مرتبه دوم بیان‌گر این است که مرحله‌ی تعیین‌کننده‌ی سرعت، یک برهم‌کنش شیمیایی است. جهت بررسی ترمودینامیک جذب، تاثیرات دما بر فرآیند جذب با استفاده از معادلات وانت‌هوف بررسی شد که نتایج حاکی از گرماگیر بودن فرآیند جذب است.

چکیده انگلیسی:

Recently adsorption by using of modified nano-adsorbents as one of the methods of separating heavy metals from wastewater has been attracted a lot of attention due to the simplicity and high efficiency of the process. In this work, at first a graphene-oxide-based magnetic nanostructure modified by tryptophan was synthesized. The synthesized magnetic graphene oxide has a high absorption capacity for Cu(II) ion (i.e., 118 mg g-1) due to the presence of nitrogen groups of tryptophan exist on the surface of adsorbent. Kinetic parameters and contact time were optimized, and the results showed that the optimal contact time is 60 minutes. Absorption kinetic studies were performed using pseudo-first-order and pseudo-second-order models. The findings indicated that the pseudo-second-order model with a higher regression coefficient (R2=0.9978), compared to the pseudo-first-order model (R2=0.9942), describes the test data better. The adsorption kinetics’ adherence to the pseudo-second-order model demonstrated that the rate-determining step is a chemical interaction. In order to investigate the thermodynamics of absorption, the effects of temperature on the absorption process were explored by using of Van’t Hoff equations, and the results showed that the absorption process is endothermic.

منابع و مأخذ:

Q.Yang, Z. Li, X. Lu, Q. Duan, L.Huang, J. Bi, Sci. Total Environ., 642, 690 (2018).1
2. J.M. Jacob, C. Karthik, R. G. Saratale, S. S Kumar, D. Prabakar, K. Kadirvelu, A. Pugazhendhi, J. Environ. Manage., 217, 56 (2018)
3. M. Akito, Y. Shinichiro, H. Akihiro, K. Michiaki, S. Ikuko, T. Akihide, A. Hirokatsu, Mar. Pollut. Bull. 89(1-2), 112 (2014).
4. H. Horiguchi, Itai Itai Disease, in Encyclopedia of Toxicology (Third Edition), By P. Wexler, (Academic Press: Oxford. , 2014)p. 1-2.
5. S. Dobaradaran, F. Soleimani, I. Nabipour, R. Saeedi, M. J. Mohammadi, Mar. Pollut. Bull. 126, 74 (2018).
6. W. Peng, H. Li, Y. Liu, S. Song, J. Mol. Liq., 230, 496 (2017).
7. S. Jamaly, N. N. Darwish, I. Ahmed, S. W. Hasan, Desalination, 354, 30 (2014).
8. B. K. Kim, E. J. Lee, Y. Kang, J. J. Lee, J. Ind. Eng. Chem., 61, 388 (2018).
9. J. Hao, L. Ji, C. Li, C. Hu, K. Wu, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 88, 137 (2018).
10. T. Luo, S. Abdu, M. Wessling, J. Membr. Sci, 555, 429 (2018)
11. B. Bansod, T. Kumar, R. Thakur, S. Rana, I. Singh, Biosens. Bioelectron., 94, 443 (2017).
12. F. Akhlaghian, M. Ghadermazi, B. Chenarani, J. Environ. Chem. Eng., 2(1), 543 (2014)
13. V. W. O. Wanjeri, C. J. Sheppard, A. R. E. Prinsloo, J. C. Ngila, P. G. Ndungu, J. Environ. Chem. Eng., 6(1), 1333 (2018)
14. V. Chandra, J. Park, Y. Chun, J. W. Lee, I. C. Hwang, K. S. Kim, ACS nano, 4(7), 3979 (2010)
15. H. Teymourian, A. Salimi, S. Khezrian, Biosens. Bioelectro. 49, 1 (2013)
16. N. Ye, Y. Xie, P. Shi, T. Gao, J. Ma, Mater. Sci. Eng. C, 45, 8 (2014)
17. I. Khonsha, A. Heidarinasab, E. Moniri, H. Ahmadpanahi, Adv. Polym. Technol, 36(3), 371 (2017)

18. I. Khonsha, A. Heidarinasab, E. Moniri, H. Ahmadpanahi, J. Chem. Pharm. Res., 8(6), 18 (2016)

19. H. A. Panahi, J. Morshedian, N. Mehmandost, E. Moniri, I. Y. Galaev, J. Chromatogr. A, 1217(32), 5165 (2010)