fa مدل‌سازی و بهینه‌سازی حذف یون نیکل (Ⅱ) از محلول‌های آبی توسط هیدروژل سدیم کربوکسی‌متیل‌سلولز اتصال عرضی شده با کلرید فریک تخصصي Special پژوهشي Research <p dir="RTL"><span style="font-size:14px"><span style="font-family:nasimYW"><strong>زمینه و هدف:</strong> در سال‌های اخیر، استفاده از پلیمرهای زیست‌سازگار و تجدیدپذیر به‌عنوان جاذب‌های کارآمد برای حذف فلزات سنگین از منابع آبی، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این پژوهش، کارایی هیدروژل سدیم کربوکسی‌متیل سلولز (CMC) اتصال عرضی‌شده با کلرید فریک به‌عنوان یک جاذب ارزان‌قیمت و مؤثر برای حذف نیکل از محلول‌های آبی مورد بررسی قرار گرفت.</span></span></p> <p dir="RTL"><span style="font-size:14px"><span style="font-family:nasimYW"><strong>مواد و روش ها:</strong> در این پژوهش، هیدروژل CMC از طریق فرآیند اتصال عرضی شیمیایی با کلرید فریک سنتز شد. ویژگی‌های ساختاری این هیدروژل با استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. شرایط بهینه برای حذف نیکل با بهره‌گیری از روش سطح پاسخ (مدل باکس-بنکن) و بررسی تأثیر متغیرهای کلیدی شامل غلظت اولیه نیکل، pH، دوز جاذب و زمان تماس تعیین شد.</span></span></p> <p dir="RTL"><span style="font-size:14px"><span style="font-family:nasimYW"><strong>یافته ها:</strong> تحلیل‌های FTIR و SEM نشان دادند که گروه‌های عامل کربوکسیل و هیدروکسیل موجود در ساختار هیدروژل و مورفولوژی خاص آن، جذب نیکل از محلول‌های آبی را از طریق مکانیسم‌های احتمالی مانند کلاتاسیون، برهم‌کنش‌های الکترواستاتیکی و تشکیل پیوندهای کوئوردیناسیونی تسهیل می‌کنند. بالاترین میزان حذف نیکل (%۸۸/۸۷) در شرایطی با غلظت اولیه۸۰ppm و&nbsp;pH ۷/۵، مقدار جاذب ۱/۵ گرم در لیتر و زمان تماس ۳۰ دقیقه حاصل شد. بررسی اثر متغیرها نشان داد که افزایش pH باعث بهبود حذف نیکل می‌شود، درحالی‌که دوز جاذب و زمان تماس تأثیر کمتری بر میزان حذف داشتند. همچنین، نتایج نشان داد که مدل آماری درجه دوم کاهش‌یافته (باکس-بنکن) به‌طور مؤثر داده‌های آزمایشگاهی را توصیف کرده و مقادیر پیش‌بینی شده آن با مقادیر مشاهده‌شده تطابق خوبی دارد.</span></span></p> <p dir="RTL"><span style="font-size:14px"><span style="font-family:nasimYW"><strong>نتیجه گیری:</strong> نتایج مطالعه حاضر نشان‌ از کارایی بالای هیدروژل CMC به‌عنوان یک جاذب پلیمری مؤثر در حذف یون نیکل از محلول‌های آبی با آلودگی متوسط، داشت. همچنین، نتایج به‌طور واضح بیان می‌کنند که حذف نیکل توسط این جاذب به‌شدت تحت تأثیر عوامل غلظت اولیه نیکل و pH محلول قرار دارد. در عین حال، اثرات زمان و دوز جاذب در مراحل بعدی فرایند از اهمیت زیادی برخوردار نبودند. برای مطالعات آینده، پیشنهاد می‌شود که ساختار CMC از طریق روش‌های پیشرفته اتصال عرضی اصلاح شده و ترکیب آن با مواد معدنی به‌منظور افزایش سطح ویژه، بار سطحی و در نهایت بهبود عملکرد و افزایش ظرفیت جذب مورد بررسی قرار گیرد.</span></span></p> <div style="text-align: justify;"><span style="font-size:14px;"><span style="font-family:Times New Roman;"><span style="line-height:2;"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><strong>Background:</strong> Recent years have witnessed a growing interest in utilizing biocompatible and renewable polymers as efficient adsorbents for removing heavy metals from aqueous solutionsz. This study investigates the efficacy of carboxymethyl cellulose (CMC) hydrogel crosslinked with ferric chloride as a low-cost and effective adsorbent for nickel (Ni) removal from aqueous solutions.</span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><strong>Materials and Methods:</strong> In this research, CMC hydrogel was synthesized through a chemical crosslinking process with ferric chloride. The structural properties of the hydrogel were evaluated using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Optimal conditions for Ni removal were determined using Response Surface Methodology (Box-Behnken design) by examining the influence of key variables, including initial Ni concentration, pH, adsorbent dosage, and contact time.</span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><strong>Results: </strong>FTIR and SEM analyses revealed that the carboxyl and hydroxyl functional groups present in the hydrogel structure, along with its unique morphology, facilitate Ni adsorption from aqueous solutions through potential mechanisms such as chelation, electrostatic interactions, and the formation of coordination bonds. The highest Ni removal efficiency (87.88%) was achieved under conditions with an initial concentration of 80 ppm, pH of 7.5, adsorbent dosage of 1.5 g/L, and contact time of 30 minutes. The study of variable effects demonstrated that increasing pH enhances Ni removal, while adsorbent dosage and contact time exhibit a lesser impact on removal efficiency. Additionally, results indicated that the reduced second-order statistical model (Box-Behnken) effectively describes the experimental data, and the predicted values align well with observed values.</span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><strong>Conclusion: </strong>The findings of this study highlight the high efficiency of CMC hydrogel as an effective polymeric adsorbent for removing Ni ions from moderately polluted aqueous solutions. Furthermore, the results clearly indicate that Ni removal by this adsorbent is significantly influenced by the initial Ni concentration and solution pH. However, the effects of contact time and adsorbent dosage were not significant in the subsequent stages of the process. For future studies, it is recommended to modify the CMC structure through advanced crosslinking methods and combine it with minerals to increase specific surface area, surface charge, and ultimately enhance performance and adsorption capacity.</span></span></span></span></span></div> عناصر سنگین, جذب سطحی, روش سطح پاسخ, پلیمرهای زیست سازگار, بهینه سازی Heavy metals, Adsorption, Response Surface Methodology, Biocompatible Polymers, Optimization 171 190 http://jehe.abzums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-874-1&slc_lang=fa&sid=1 Ensieh Alsadat Alavi انسیه السادات علوی 100319475328460010180 0009-0007-2998-804X No Polymer Engineering Group, Chemistry and Chemical Engineering Department, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran گروه مهندسی پلیمر، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران Mahboub Saffari محبوب صفاری mahboobsaffari@gmail.com 100319475328460010181 100319475328460010181 Yes Department of Environment, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran گروه محیط‌زیست، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران Sina Modiri سینا مدیری 100319475328460010182 100319475328460010182 No Polymer Engineering Group, Chemistry and Chemical Engineering Department, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran گروه مهندسی پلیمر، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران Hossein Yari حسین یاری 100319475328460010183 100319475328460010183 No Department of Surface Coatings and Corrosion, Institute for Color Science and Technology (ICST), Tehran, Iran گروه پوشش های سطح و خوردگی، پژوهشگاه رنگ، تهران، ایران