بهینه‌سازی جذب آرسنیک از محلول با استفاده نانوجاکوبسیت به وسیله‌ی روش پاسخ سطح RSM

Abstract

انتشار آرسنیک در آب‌های سطحی و زیرزمینی به وسیله فعالیت‌های انسانی همچون معدنکاری، کشاورزی و صنعتی بعنوان یک تهدید جهانی برای موجودات زنده به شمار می‌آید. آرسنیت و آرسنات دو گونه‌ی غالب آرسنیک در خاک‌های آلوده هستند که سمیت بالایی برای انسان و موجودات زنده دارند. با توجه به خواص ویژه نانوذرات ازجمله واکنش‌پذیری بالا، نانو ذرات جاکوبسیت جهت جذب آرسنیک از آب انتخاب و با استفاده از روش هم‌رسوبی تهیه شد. دراین تحقیق، از روش سطح پاسخ (RSM) جهت مدلسازی و بهینه‌سازی فرآیند جذب آرسنیک از محلول با نانوذرات جاکوبسیت استفاده شد. چهار فاکتور pH (3 الی 11)، غلظت آرسنیک در محلول (1000 تا 4000 میکرو‌گرم بر لیتر) ، مقدار نانوذرات (1 الی 5 گرم بر لیتر) و زمان (15 الی 195 دقیقه) بعنوان فاکتورهای مستقل موثر بر کارآیی جذب آرسنیک انتخاب شدند. طرح مرکب مرکزی (CCD) برای طراحی آزمایش و بهینه‌سازی پارامتر‌های مدل استفاده شد. آنالیز واریانس گویای آن بود که پیش‌بینی جذب آرسنیک از محلول با اصلاح کننده‌ی نانوجاکوبسیت توسط مدل CCD به خوبی (p-value کمتر از 0001/0 ) و با دقت بالا (R2 برابر 24/96 درصد ) انجام شد. نتایج نشان داد که اثر چهار عامل pH، مقدار نانو ذرات، غلظت اولیه آرسنیک و زمان معنی‌دار است. با توجه به اهداف بهینه‌سازی، نتایج نشان داد که مقدار بهینه pH، مقدار نانو ذرات، زمان و غلظت اولیه آرسنیک به ترتیب برابر 3، 2 گرم بر لیتر، 48 دقیقه و 3250 میکروگرم بر لیتر است. مقدار درصد جذب آرسنیک از محلول در مقادیر بهینه محاسبه‌شده برای عوامل، برابر با 7/79 درصد تخمین زده شد. با این ‌وجود مقدار جذب 77/94 درصدی نیز در آزمایش‌های مربوط به جذب آرسنیک از محلول مشاهده شد.