حذف فلزات سنگین از محلول های آبی با استفاده از نانو صفحات اکسید گرافن: بهینه سازی با روش سطح پاسخ

آلودگی آب با فلزات سنگین یک مشکل اساسی و در حال توسعه در جهان است. در این مطالعه حذف فلزات سنگین کادمیوم و سرب با استفاده از جاذب اکسید گرافن صورت گرفت.

نانو صفحات اکسید گرافن به روش هامرز، سنتز گردید و ویژگی های آن با استفاده ازFTIR ، XRD و SEM بررسی شد. اثر متغیرهای مستقل pH، زمان تماس و غلظت اولیه محلول بر عملکرد حذف فلزات سنگین کادمیوم و سرب با روش سطح پاسخ بر مبنای طراحی باکس بنکن (Box-Behnken) مورد ارزیابی قرار گرفت. با به کارگیری مدل Quadratic میزان جذب برای فلز کادمیوم و سرب تقریبا 99 درصد به دست آمد. از آنالیز واریانس ANOVA، به عنوان روش آماری آنالیز پاسخ ها استفاده شد.

تصاویرSEM ، متوسط اندازه صفحات اکسید گرافن را 1 تا μm 3 نشان داد. پس از بهینه سازی توسط روش سطح پاسخ حداکثر ظرفیت جاذب، برای سرب مقدار mg/g 136 و برای کادمیوم مقدار mg/g 68 به دست آمد. بررسی ایزوترم ها نشان داد، جذب کادمیوم از ایزوترم لانگمویر و جذب سرب از ایزوترم فروندلیچ پیروی می کند.

نتایج نشان داد که گرافن اکساید عملکرد خوبی در حذف دو آلاینده کادمیوم و سرب از محلول های آبی دارد. مهمترین عوامل تاثیر گذار بر جذب فلزات مورد مطالعه، pHمحلول و غلظت اولیه بود. بررسی نتایج و تحلیل RSM نشان داد که داده های حاصل از آزمایش با مدل پیش بینی شده مطابقت داشت.