بهینه سازی و مدل سازی حذف نیکل از محلو ل های آبی با استفاده از بیوچار میوه سرو پوشش یافته با کیتوسان

در پژوهش حاضر، بیوچار حاصل از میوه درخت سرو با استفاده از کیتوسان به عنوان یک پلیمر زیستی غنی از گروه های آمینی، اصلاح سطحی شد تا عملکرد آن در حذف یون های نیکل (II) از محلول های آبی ارتقا یابد. به منظور بررسی مکانیسم های احتمالی حذف نیکل از محلول های آبی، جاذب بیوچار خام و بیوچار اصلاح شده با استفاده از آنالیزهای BET، FTIR وFE-SEM مشخصه یابی گردیدند. نتایج BET نشان داد که پوشش دهی کیتوسان، سطح ویژه بیوچار را از ۱۳/۲ به m²/g ۷۵/۵ افزایش داده و قطر متوسط منافذ را از ۹۷/۱۰ به nm ۲۶/۶ کاهش داده است. طیف سنجی FTIR ظهور پیک های جدید در cm⁻¹ ۱۶۲۰ (گروه آمیدی C=O))) و cm⁻¹ ۳۴۳۰ (ارتعاش کششی N–H) را تایید کرد که موید تثبیت موفق گروه های آمینی و آمیدی بر سطح جاذب است. فرآیند حذف نیکل با استفاده از روش سطح پاسخ با چهار متغیر غلظت اولیه نیکل، pH، دوز جاذب و زمان تماس بهینه سازی گردید. مدل درجه سوم کاهش یافته با ضریب تعیین بالای ۰.۹۸ برای هر دو جاذب، تطابق بسیار خوبی با داده های تجربی نشان داد. در شرایط آزمایشگاهی، بیوچار اصلاح شده با کیتوسان به ۵۵ درصد حذف نیکل دست یافت، در حالی که بیوچار خام تنها ۵۱ درصد حذف را نشان داد. این بهبود عملکرد، حاصل هم افزایی سازوکارهای جذب فیزیکی در شبکه متخلخل توسعه یافته، کمپلکس سازی سطحی با گروه های آمینی/آمیدی، و تبادل یونی است. یافته های این مطالعه حاکی از آن است که اصلاح بیوچار میوه سرو با کیتوسان، به رغم ارتقای قابل قبول ظرفیت جذب نیکل، نیازمند مطالعات تکمیلی در سیستم های صنعتی واقعی است.

کلیدواژه ها:

کلمات کلیدی: بیوچار ، کیتوسان ، حذف نیکل ، روش سطح پاسخ ، باکس بنکن