فرشید قربانی چقامارانی

در مطالعه حاضر بایوچار کاپ ذرت از پسماند کشاورزی - صنعتی با نام BC تولید شد. در ادامه برای تسهیل برداشت از محیط جذب، توسط نانوذرات Fe3O4، مغناطیسی شد تا به کمک یک آهنربای خارجی به‌راحتی جداسازی شود. این جاذب MCB نام گرفت. جاذب مغناطیسی برای جذب مناسب‌تر نیترات، توسط NaOH شسته شده و MCB-1 نام‌گذاری گردید. در جذب مناسب سرب (II) و کادمیوم (II) به‌صورت هم زمان جاذب MCB با گروه عاملی 3-آمینوپروپیل‌تری متوکسی سیلان عامل دار شد و MCB-APTMS نام گرفت. جاذب‌های بهینه انتخاب شده برای جذب نیترات، سرب (II) و کادمیوم (II)، توسط آنالیزهای XRD، SEM، FTIR و VSM مورد بررسی قرار گرفتند تا ویژگی‌های ساختاری آنان مشخص گردد. کارایی جذب جاذب‌ها، توسط روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی ترکیبی مرکزی (CCD) در نرم‌افزار Design-Export12.0 انجام شد و تأثیر پارامترهای pH، غلظت اولیه آلاینده، زمان و دوز جاذب بر روی کارایی جذب (R) و ظرفیت جذب (qe) سه آلاینده نیترات، سرب (II) و کادمیوم (II)، انجام شد. با استفاده از بهینه‌سازی عددی در نرم‌افزار، شرایط بهینه برای جذب ناپیوسته نیترات به صورت مجزا و جذب ناپیوسته دو یون فلزی سرب (II) و کادمیوم (II) به صورت ترکیبی، به دست آمد. شرایط جذب بهینه برای نیترات در سیستم ناپیوسته، در شرایط: دوز جاذب 57/1 گرم بر لیتر، زمان 50 دقیقه، pH 8 و غلظت اولیه نیترات 5 میلی‌گرم بر گرم نیتروژن، با کارایی جذب (R) 36/%10، ظرفیت جذب (qe) 32/0 میلی‌گرم برگرم و مطلوبیت 785/0 مشخص شد. جذب بهینه برای جذب هم‌زمان یون‌های فلزی سرب (II) و کادمیوم (II) در سیستم ناپیوسته، در شرایط: pH 5/8، غلطت اولیه سرب (II) و کادمیوم (II) 64/53 میلی‌گرم بر گرم، زمان 43/35 دقیقه و دوز جاذب 58/0 گرم بر لیتر، با کارایی جذب (R) 03/%86 و ظرفیت جذب (qe) 57/68 میلی‌گرم برگرم برای سرب (II) و کارایی جذب (R) 39/%32 و ظرفیت جذب (qe) 42/30 میلی‌گرم برگرم برای کادمیوم (II) با مطلوبیت برای هر دو یون به مقدار 718/0، تعیین شد. به علت تکرارناپذیری جذب نیترات توسط جاذب MCB-1، فرایند جذب نیترات در همین مرحله خاتمه یافت. مطالعات سینتیک جذب دو فلز سرب (II) و کادمیوم (II) باهم نشان داد که سرعت جذب از مدل شبه‌مرتبه دوم تبعیت می‌کند. همچنین نتایج مطالعات ایزوترم حاکی از آن بود که ایزوترم لانگمیر نسبت به فرندلیچ، پردازش مناسب‌تری با داده‌های تجربی جذب سرب (II) و کادمیوم (II) دارد. بررسی ترمودینامیک جذب نیز نشان داد در فرایند جذب دو یون فلزی با هم بر اساس داده‌ها، واکنش برگشت‌ناپذیر (∆S° در مقادیر مثبت) و خود به خودی (∆G° در مقادیر منفی) بود. در فرایند جذب سرب (II) واکنش گرماده (∆H° در مقادیر منفی) اتفاق افتاد، اما برای جذب کادمیوم (II)، واکنش گرماگیر (∆H° در مقادیر مثبت) بود. مطالعات قابلیت جذب مجدد نیز برای کارایی جاذب صورت گرفت که نتیجه آن را می‌توان برای کاربرد جذب متوالی سرب (II) مناسب دانست؛ ولی برای کادمیوم (II) این نظر منفی بوده و جذب مجدد برای کادمیوم (II) توسط این جاذب مطلوب نیست.