انجمن نانوفناوری ایران دنیای نانو 2476-5945 22 83 2026 09 22 Removal of the heavy metal cadmium (Cd) from aqueous solution by sulfur-doped graphitic carbon nitride nanosheets: a study of adsorption mechanism, kinetics, and thermodynamics حذف فلز سنگین کادمیوم (Cd) از محلول آبی توسط نانوصفحات کربن نیترید گرافیتی دوپ ‌شده با گوگرد: مطالعه مکانیسم جذب، سینتیک و ترمودینامیک 79 96 739051 FA فاطمه عزیزآبادی گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران 0009-0002-5600-8725 حسین عزیزی توپکانلو گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران 0000-0001-7342-3897 محمد افتخاری گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران 0009-0008-0062-029X مهدی کریمی نظرآباد گروه شیمی،دانشکده علوم، مجتمع آموزش عالی گناباد، گناباد، ایران 0000-0003-1290-1036 Journal Article 2026 04 10 Among environmental pollutants, cadmium is considered a highly dangerous metal ion due to its high toxicity to humans and the environment, and its removal from contaminated water is crucial. In this research, sulfur-doped graphitic carbon nitride (S/g-C3N4) nanosorbent with a very high adsorption capacity (710.65 m²/g) was employed for the removal of cadmium metal ions. Various characterization methods, including X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and BET analysis, were used to charactrization the S/g-C3N4 nanosheets. The highest removal percentage (39%) was obtained at pH = 5, with an adsorbent amount of 0.5 grams per liter of solution and an initial concentration of 10 mg/L. Optimal parameters included a stirring time of 45 minutes and an initial concentration of 10 mg/L. Isotherm studies revealed that the Langmuir isotherm showed better agreement with the data, indicating monolayer adsorption. Also, Kinetic studies demonstrated that the pseudo-second-order kinetic equation better matched the experimental data. To investigate the effect of temperature on cadmium ion adsorption, thermodynamic parameters such as standard Gibbs free energy change ( ), standard enthalpy change ( ), and standard entropy change ( ) were evaluated. The positive values indicated that the adsorption process of cadmium ions on the adsorbent surface is endothermic. Furthermore, the negative values at all studied temperatures suggest that the adsorption process is spontaneous, and higher temperatures are more favorable. در بین آلاینده‌های زیست محیطی، کادمیوم به علت سمیت بالا برای انسان و محیط‌زیست، یون فلزی بسیار خطرناک به شمار رفته و حذف آن از آب‌های آلوده بسیار مهم است. در این پژوهش، نانوجاذب کربن نیترید گرافیتی (g-C3N4) دوپ شده با سولفور (S/g-C3N4) با ظرفیت جذب بسیار بالا (65/710 مترمربع بر گرم) برای حذف یون‌فلز کادمیوم به کار گرفته ‌شد. برای شناسایی نانوصفحات S/g-C3N4 از روش‌های مختلف شامل الگوی پراش اشعه‌ی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدان(FESEM) ، آنالیز طیف تفرق پرتوی ایکس(EDX) و آنالیز BET استفاده گردید. بیشترین درصد حذف (۳۹٪) در در pH برابر با ۵ و با مقدار 5/0 گرم جاذب در ‌لیتر محلول و غلظت اولیه ۱۰ میلی‌گرم بر لیتر به‌دست آمد. زمان هم‌زدن 45 دقیقه و غلظت اولیه 10 میلی‌گرم بر لیتر نیز از پارامترهای بهینه می‌باشند. داده‌های حاصل از بررسی ایزترم‌ها نشان داد که ایزوترم لانگمویر تطابق بهتری با داده‌ها داشته و بیانگراین است که جذب به صورت تک لایه اتفاق می‌افتد. همچنین مطالعات سینتیکی نشان داد که معادله سینیتیکی شبه مرتبه دوم تطابق بهتری با داده‌های تجربی دارد. به منظور بررسی اثر دما بر جذب یون‌های کادمیوم پارامترهای ترمودینامیکی تغییرات انرژی آزاد گیبس استاندارد ( )، تغییرات آنتالپی استاندارد ( ) و تغییرات آنتروپی استاندارد ( ) مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر مثبت نشان دهنده این است که فرآیند جذب یون‌های کادمیوم بر سطح جاذب گرماگیر و با توجه به اینکه مقادیر در دماهای مورد بررسی منفی می‌باشند می‌توان نتیجه‌گیری نمود که فرآیند جذب یون‌های کادمیوم بر سطح جاذب فرآیندی خودبخودی بوده و دماهای بالاتر مطلوب‌تر می‌باشد. https://donyayenano.ir/article_739051_3cdb5cea70e941620fec20d680b4e729.pdf