جذب زیستی کروم بوسیله سارگاسوم ایلیسیفولیوم، سینتیک و بهینه سازی با استفاده از طراحی روش سطح پاسخ (RSM)

نوع مقاله: پژوهشی- فارسی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه ،دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

2 گروه میکروبیولوژی، علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

10.22108/bjm.2020.120748.1258

چکیده

چکیده
مقدمه: آلودگی محیط زیست بویژه بوسیله فلزات سمی و سنگین از مشکلات اساسی در چند دهه اخیر می‌باشد. بنابراین حذف این آلاینده ها از محیط زیست دارای اهمیت فراوانی می باشد.
مواد و روش ها : در این تحقیق، جذب زیستی فلزکروم شش ظرفیتی (6+Cr) بوسیله جلبک قهوه‌ای سارگاسوم ایلیسیفولیوم مورد بررسی قرار گرفت. میزان جذب محلول‌های حاوی فلز 6+Cr در طول موج 540 نانومتر با دستگاهUV-VIS اندازه گیری گردید. همچنین پارامترهای تاثیر گزار در جذب نظیر،غلظت اولیه فلز، مقدار جلبک،pH ، دما و زمان تماس مورد مطالعه قرار گرفت. از مدل های ایزوترم لانگمویر و فروندلیش برای بررسی مطالعات تعادلی هم‌دمایی استفاده گردید.
نتایج :‌ بیشینه ظرفیت جذب فلز، 203 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک سارگاسوم ایلیسیفولیوم مشاهده گردید. داده‌های آزمایشگاهی با مدل سنتیک "شبه مرتبه دوم "بهتر توصیف گردید. با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) بر مبنای نرم افزارآماریMinitab14.1 ، شرایط بهینه بیشینه ظرفیت جذب به قرار زیر بدست آمد: pHبرابر2، مقدارجاذب 2/0گرم ‌بر لیتر، غلظت اولیه فلز 200 میلی‌گرم بر لیتر ، دمای 25 درجه سانتی‌گراد و زمان تعادل 7 ساعت
بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد، ایزوترم فروندلیش برای توصیف سیستم مناسب تر می باشد. مطالعات ترمودینامیکی نیز نشان داد فرآیند گرمازا و خودبه خودی است و با گذشت زمان بی نظمی افزایش یافته است. گروه های عاملی موجود در دیواره سلولی سارگاسوم ایلیسیفولیوم ، موجب احیای بیشتر فلز کروم شش ظرفیتی 6+Cr به کروم سه ظرفیتی 3+Cr گردیده و مقداری دیگر از کروم(3+Cr) داخل محلول باقی ماند است. با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه( FT-IR ) مشخص گردید، گروه‌های آمینو، کربوکسیل، سولفونیک اسید و هیدروکسیل در فرآیند جذب کروم توسط جلبک نقش کلیدی دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Biosorption of hexavalent chromium by Sargassum ilicifolium, Kinetics and optimization using response surface design method (RSM)

نویسندگان [English]

  • omran abdi 1
  • salman ahmadi-asbchin 2
  • reza tabaraki 3
1 department of chemistry, faculty of basic science, Ilam University,Ialam, Iran
2 departemt of microbiology, faculty of basic science, university of mazandaran, Babolsar, Iran
3 departement of chemistry, faculty of basic science , ilam university, Ilam , Iran
چکیده [English]

Introduction: Environmental pollution with toxic and heavy metals has been a major problem in recent decades. Therefore, the removal of these pollutants from the environment is very important.
Materials and Methods: In this study, the biosorption of hexavalent chromium (Cr+ 6) was investigated by brown alga Sargassum ilicifolium. Absorbance of Cr+ 6 solutions at 540 nm was obtained by UV-VIS. Also, the effective parameters in absorption such as, initial metal concentration, amount of algae, pH, temperature and contact time were investigated. The Langmuir and Freundlich isotherms were used to study the equilibrium studies.
Results: In these conditions, the maximum adsorption capacity was 203 mg / g of Sargassum ilicifolium. Laboratory data with the pseudo-second-order kinetics were better described. Using response surface methodology (RSM), optimum conditions of maximum adsorption capacity were determined at pH 2, adsorbent content 0.2 g / l, initial metal concentration 200 mg / l at 25 ° C and equilibration time of 7 h.
Discussion and Conclusion: The results of this research showed the equilibrium studies that better described the Freundlich isotherm. Thermodynamic studies have also shown that the process is exothermic and spontaneous and increases with time due to disorder. Due to the functional groups present in the algal cell wall, part of Cr+6 is reduced to Cr+3 and Cr+3 remains in solution. Fourier transform infrared spectroscopy of FT-IR showed that amino, carboxyl, sulfonic acid and hydroxyl groups are involved in the process of chromium uptake by Sargassum ilicifolium.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biosorption
  • Heavy Metals
  • Sargassium
  • Cr 6 +
  • Response Surface Methodology