ساخت جاذب میکرومقیاس با منشا سیانوباکتری به روش هیدروترمال برای پیش تغلیظی کادمیم از آب

آلودگی ناشی از فلزات سنگین به دلیل سمیت و تجزیه ناپذیری آن ها یک خطر بسیار جدی برای محیط زیست و همچنین سلامتی بشر محسوب می شود. اندازه گیری و پایش غلظت های ناچیز (حتی کمتر از حد تشخیص دستگاه) در مورد آلاینده های خطرناک و زیست پایداری همچون فلز سنگین کادمیم در نمونه های آب طبیعی یک ضرورت است. استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب های کربنی کارآمدترین و رایج ترین روش پیش تغلیظی فلزات سنگین از نمونه های محیطی است. جاذب کربنی مورد استفاده در استخراج فاز جامد باید علاوه بر هزینه کم و زیست سازگاری، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مطلوبی داشته باشد. در این پژوهش از یاخته های سیانوباکتری آفانوکاپسا به عنوان یک پیش ماده ارزان قیمت برای ساخت یک جاذب میکرومقیاس با استفاده از روش هیدروترمال بهره گیری شد. ویژگی های کیفی و جذبی این جاذب با استفاده از آزمون های تجزیه دستگاهی و آزمایش های شیمیایی مبتنی بر کادمیم ارزیابی شد. جاذب ساخته شده به صورت ذرات به نسبت کروی (با اندازه کمتر از ۱۰ میکرومتر) با سطحی ناهموار و سطح ویژه ۳۸۲/۰۲ مترمربع بر گرم بود. این جاذب به نوعی خاصیت بافری داشت که کارایی جذب کادمیم توسط آن در محدوده وسیعی از pH (۳ تا ۸) بیش از ۹۰ درصد بود. سطح جاذب به لحاظ گروه های عامل اکسیژن دار و نیتروژن داری همچون هیدروکسیل، ایزوتیوسیانات و کربونیل غنی بود. هم دمای جذب کادمیم بهترین برازش را با مدل غیرخطی فروندلیچ و سرعت جذب کادمیم بهترین برازش را با مدل غیرخطی شبه مرتبه دوم داشت. متغیرهای محاسباتی مرتبط با مدل فروندلیچ از جمله شدت جذب نشان داد که جاذب تمایل زیادی به جذب غلظت های کم کادمیم دارد. کادمیم بیشترین و کمترین رقابت را برای جذب روی جاذب، به ترتیب با کاتیون های فلزات قلیایی و کاتیون های فلزات سنگین داشت. مقاومت جاذب در برابر افزایش قدرت یونی و غلظت کاتیون های رقیب به ترتیب برابر با ۴ و ۲۰ میلی گرم بر لیتر بود. کارایی شست وشوی جاذب بارگذاری شده در نسبت جاذب به محلول (۱ به ۱۰۰۰)، در غلظت ۰/۳ نرمال و حجم ۱۶۰ میکرولیتر شوینده (اسید نیتریک) به بیشترین مقدار خود رسید. با توجه به یافته های این پژوهش می توان گفت جاذب کربنی با منشا سیانوباکتری آفانوکاپسا به دلیل خواص منحصربه فرد خود می تواند جاذب کارآمدی برای استفاده در استخراج فاز جامد کادمیم به منظور کاهش آلودگی زیست محیطی باشد.

کلیدواژه ها:

Solid phase extraction ، Carbon adsorbent ، Aphanocapsa ، Heavy metals ، استخراج فاز جامد ، جاذب کربنی ، آفانوکاپسا ، فلزات سنگین