بیوکامپوزیت مغناطیسی هالویسایت - نانوکیتین عامل دار شده برای حذف سرب (II) از محیط های آبی: سنتز، سینتیک و آنالیز ترمودینامیکی

مقدمه: آلودگی آب به یون های سرب (II) به دلیل سمیت شدید و آثار جبران ناپذیر بر سلامت انسان، به ویژه بر سیستم عصبی، یکی از چالش های مهم زیست محیطی است. این پژوهش با هدف توسعه جاذبی کارآمد، زیست سازگار و قابل بازیافت، به سنتز و ارزیابی یک بیوکامپوزیت مغناطیسی نوین بر پایه نانولوله های هالویسایت و کیتین عامل دارشده با فریت نیکل (NiFe₂O₄-HNT-Chitin) برای حذف Pb(II) از محلول های آبی پرداخته است. استفاده از هالویسایت و کیتین به دلیل فراوانی، هزینه پایین و زیست سازگاری، همراه با افزودن خاصیت مغناطیسی و گروه های عاملی، عملکرد جذب و قابلیت جداسازی جاذب را بهبود بخشید.

مواد و روش ها: در روش کار، ابتدا هالویسایت با اسید هیدروکلریک اصلاح و با فریت نیکل پوشش داده شد. عامل دار کردن هالویسایت و کیتین به ترتیب با APTES و CPTES انجام گرفت و محصول نهایی با تکنیک های FT-IR، XRD، SEM، TEM، BET، EDS و VSM شناسایی شد. عملکرد جذب در آزمایش های ناپیوسته و در شرایط مختلف pH، زمان تماس، دوز جاذب، غلظت اولیه Pb(II)، قدرت یونی و دما بررسی گردید. داده ها با مدل های سینتیکی، ایزوترمی و ترمودینامیکی تحلیل شدند.

نتایج و بحث: نتایج FT-IR و XRD تایید کردند که NiFe₂O₄ و گروه های عاملی به طور موفق بر ساختار هالویسایت و کیتین تثبیت شده اند. تصاویر میکروسکوپی نشان دادند که نانولوله ها با ذرات فریت نیکل و کیتین پوشیده شده و مساحت سطح BET برابر m&sup۲;/g ۳۳/۸۱ حاصل گردید. این جاذب در شرایط بهینه (pH=۶، دوز g/۱۰۰ mL ۰۵/۰، دمایC ∘۲۵) ظرف ۱۰ دقیقه به تعادل رسیده و ظرفیت جذب حداکثری N=۳, p<۰.۰۵) mg/g) ۱۲/۵ ± ۳۷۰/۳۷ را نشان داد. تحلیل داده ها بیانگر تطابق کامل با مدل شبه مرتبه دوم (R&sup۲;=۰.۹۹۹) و ایزوترم لانگمویر (R&sup۲;=۰.۹۹۶) و ماهیت جذب تک لایه شیمیایی بود.

اختلاف بین مدل ها از نظر آماری معنی دار بود (p < ۰.۰۵). بررسی ترمودینامیکی نشان داد فرآیند گرمازا، خود به خودی و همراه با کاهش بی نظمی سطحی است. جاذب پس از چهار چرخه جذب-واجذب، کارایی بالای خود را حفظ کرد و کاهش راندمان در چرخه چهارم نسبت به چرخه اول از نظر آماری معنی دار نبود. (p > ۰.۰۵).

نتیجه گیری: کامپوزیت NiFe₂O₄-HNT-Chitin با ترکیب مزایای ساختار لوله ای هالویسایت، گروه های عاملی کیتین و خاصیت مغناطیسی NiFe₂O₄، جاذبی سبز، سریع العمل، پایدار و قابل بازیافت برای حذف Pb(II) از آب محسوب می شود.

کلیدواژه ها:

NiFe₂O₄-HNT-Chitin ، نانوکامپوزیت مغناطیسی ، جذب سطحی ، جذب یون سرب (II)