سنتز و کاربرد نانوذرات کیتوسان کربوکسیل دار شده با اسید مالئیک به منظور حذف یون های فلزی کادمیوم و سرب از محلول های آبی

افزایش میزان فلزات سنگین در محیط زیست، تهدیدی جدی برای سلامت انسان، موجودات زنده و سیستم-های زیست محیطی به شمار می رود. این فلزات به دلیل پایداری، سمیت و تجمع زیستی در موجودات زنده باید از آب و پساب حذف شوند. در حال حاضر استفاده از بیوپلیمرها به دلیل تجزیه پذیری زیستی و کم هزینه بودن، در این زمینه مهم واقع شده اند. کیتوسان پلیمری آب دوست و کاتیونی است که از حذف گروههای استیل کیتین در محیط بازی بدست می آید و بعنوان یک جاذب معروف به طور گسترده برای حذف فلزات سنگین بکار می رود. در مطالعه حاضر میزان حذف یون های فلزی کادمیوم و سرب از محلول های آبی توسط نانوذرات کیتوسان مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نانوذرات کیتوسان از اتصال عرضی کیتوسان با اسید مالئیک سنتز شده است. تأثیر پارامترهایی همچون ph و نسبت مولی کیتوسان به اسیدمالئیک بر شکل و اندازه نانوذرات مورد بررسی قرار گرفت. مشخصات جاذب سنتز شده با طیف سنجی مادون قرمز (ft-ir)، میکروسکوپ الکترونی پیمایشی (sem) و زتامتر آنالیز گردید. نتایج نشان داد که نانو ذرات حاصل شده در 4 phوبا نسبت مولی 2:1 کیتوسان به اسید مالئیک شرایط مطلوب تری را دارا بودند. اندازه نانوذرات در محدوده 200 تا500 نانومتر تعیین شد. آزمایش های جذب در سیستم ناپیوسته و در دمای اتاق، برای بررسی اثر پارامترهایph، غلظت اولیه فلز و مقدار جاذب بر فرایند جذب در دو سیستم تک و دو عنصره انجام شد. بهینه سازی جذب با ph اولیه محلول از 3 تا 7، غلظت اولیه یون فلزی از 10 تا mg/l 100 و مقدار جاذب از 1 تا g/l7/5 بررسی گردید. تحت این شرایط ماکزیمم ظرفیت در جذب غلظت اولیه mg/l 100، 6ph و مقدار جاذب g/l 2/5 به دست آمد. حداکثر حذف موثر برای pb(ii) و cd(ii) به ترتیب %86 و %34/84 در سیستم تک عنصره و 65% و 62% در سیستم دو عنصره در غلظت mg/l 10 حاصل شد. داده های جذب سطحی با مدل های هم دمای لانگمایر و فرندلیخ و مدل های سینتیک شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که فرایند جذب یون های pb(ii) و cd (ii) به خوبی با سینتیک شبه مرتبه دوم با ضریب رگرسیون 99/0> r2 و خطای استاندارد پایین(05/0>) منطبق شد. ماکزیمم مقدار جذب برای pb(ii) و cd (ii) به ترتیب8/25 و mg/g 24/8 در سیستم تک عنصره و 6/9 و mg/g 9/12 در سیستم دو عنصره به دست آمد. همچنین نتایج حاصل از آزمایشات بازجذب، نشان داد که از جاذب نانوذرات کیتوسان می توان تا 4 مرتبه بدون کاهش معنی داری در کارایی جذب برای حذف فلزات استفاده کرد. کارایی بازجذب با استفاده از nacl 1مولار در حدود 90% به دست آمد.