نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

حذف کروم شش ظرفیتی توسط نانو ذره های فریت

نوع مقاله : کوتاه پژوهشی

نویسندگان
سارا عبدالشاهی نژاد
سید مهدی برقعی
مجتبی سیدی
تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی شیمی و نفت
چکیده
در حال حاضر فلزهای سنگین در بسیاری از پساب‌های صنعتی یافت می‌ شوند و از جمله مهم‌ ترین آلاینده‌ های محیط زیست محسوب می‌ شوند. نانوذره‌ های آهن مغناطیسی با استفاده از مکانیسم‌ های جذب سطحی، تبادل یونی و نیروهای الکتروستاتیک می ‌توانند در حذف فلزهای سنگین از پساب‌های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. هدف از انجام این پژوهش بررسی کارایی نانوذره‌ های مگنتیت در حذف کروم شش ظرفیتی از پساب و پارامترهای مؤثر بر آن می ‌باشد. نانوذره ‌های مگنتیت در اندازه ی میانگین 70 نانومتری و به روش هم رسوبی سنتز و عامل ‌های گوناگون مؤثر بر جذب یون های فلزی، به عنوان نمونه، pH، دما، مقدار جاذب، غلظت اولیه کروم و زمان تماس به منظور بهینه‌ سازی شرایط عملیات بررسی شد. همچنین برای شناسایی نانوذره ‌ها از الگوی پراش اشعه ایکس(XRD) و نیز برای بررسی ساختار و اندازه نانوذره ‌های مگنتیت از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)استفاده شد. نتیجه‌ های این پژوهش نشان داد که همانند بسیاری از فرایندهای جذب، مکانیسم حذف به شدت تحت تأثیر pH  قرار دارد. همچنین در pH معادل 2، در حالی که غلظت اولیه کروم 30 میلی گرم بر لیتر باشد با افزودن 5/3 گرم بر لیتر نانوذره ‌های مگنتیت سنتز شده در زمان تماس 20 دقیقه حدود 94 درصد از کروم شش ظرفیتی حذف خواهد شد و در مقدارهای بالای pH بازده حذف کاهش خواهد یافت. بنابراین نانوذره ‌های مگنتیت دارای توانایی بالایی در حذف کروم شش ظرفیتی از پساب دارای این یون می باشند و بازده حذف کروم شش ظرفیتی با افزایش pHکاهش می ‌یابد. نتیجه‌ ها همچنین نشان داد با افزایش غلظت اولیه کروم، میزان جذب کاهش و همچنین با افزایش میزان جاذب، مقدار جذب کروم افزایش می ‌یابد. هم‌دمای حالت تعادل با مدل های هم‌دمای جذب لانگمویر و فرندلیچ مطابقت داده شد و نتیجه ‌ها نشان داد که داده ‌های به‌ دست آمده از حذف کروم شش ظرفیتی توسط نانوذره‌ های فرومغناطیسی با مدل هم‌دما جذب لانگمویر مطابقت خوبی دارد.
کلیدواژه‌ها
نانوذره ها
فریت
فلزهای سنگین
جذب سطحی
کروم

موضوعات

[1] Rozada F., Otero M., Morán A., García A.I., Adsorption of Heavy Metals onto Sewage Sudge-Derived Materials, Journal of Bioresource Technology. , 99: 6332-6338 (2008).
[2] Xin X., Wei Q., Yang J., Yan L., Feng R., Chen G., Du B., Li H., Highly Efficient Removal of Heavy Metal Ions by Amine-Functionalized Mesoporous Fe3O4 Nanoparticles, Journal of Chemical Engineering, 184: 132-140 (2012).
[3] Lin X.Z., Ma T.Y., Yuan Z.Y., Titania–Silica–Phosphonate Triconstituent Hybrid Mesoporous Materials as Adsorbents in Gas and Liquid Phases, Journal of Chemical Engineering, 166: 1144-1151 (2011).
[4] Fan H.M., Malini O., Borys S., Yi J.B., Ramaswamy B., Tan H.R., Xing G.C., Ng C.T., Liu L., Lucky S.S., Bay B.H., Ding J., Quantum Dot Capped Magnetite Nanorings as High Performance Nanoprobe for Multiphoton Fluorescence and Magnetic Resonance Imaging, Journal of the American Chemical Society, 132: 14803-14811 (2010).
[5] Sun S.H., Zeng H., Size-Controlled Synthesis of Magnetite Nanoparticles, Journal of the American Chemical Society, 124: 8204-8205 (2002).
[6] Wan S.R., Huang J.S., Yan H.S., Liu K.L., Size-Controlled Preparation of Magnetite Nanoparticles in the Presence of Graft Copolymers, Journal of Materials Chemistry, 16: 298-303 (2006).
[7] Hu J., Chen G.H., Lo-Irene M.C., Removal and Recovery of Cr(VI) Fromwastewater by Maghemite Nanoparticles, Water Research., 39: 4528-4536 (2005).
[8] Hu J., Lo-Irene M.C., Chen G.H., Comparative Study of Various Magnetic Nanoparticles for Cr(VI) Removal, Separation and Purification Technology, 56: 249-256 (2007).
[9] Wu Sh., Sun A., Zhai F., Wang J., Xu W., Zhang Q., Volinsky A.A., Fe3O4 Magnetit Nanoparticles Synthesis for Tailing by Ultrasonic Chemical co-Precipitation, Materials Letters, 65: 1882-1884 (2011).
[10] امیر کاوئی، م.؛ حامی، م،س.؛ عبداللهی پور ارکی.ا.ر.؛ حذف فلزات سنگین ،کروم ،مس و آرسنیک با استفاده از نانوذرات مغناطیسی از پساب­های صنعتی، چهارمین همایش تخصصی محیط زیست، دانشگاه تهران (1389).
 [11] Yong H., Chen M., Hu Zhong B., Effective Removal of Cu (II) Ions from Aqueous Solution by Amino-Functionalized Magnetic Nanoparticles, Journal of Hazardous Materials, 184: 392-399 (2010).
[12] Seco A., Marzal P, GabaldonC., Adsorption of Heavy Metals from Aqueous Solutions onto Activated Carbon in Single Cu and Ni Systems and in Binary Cu–Ni, Cu–Cd, and Cu–Zn Systems, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 68: 23-30 (1997).
[13] رحیمی، س.؛ اکبرنژاد، م.ا.؛ تراب بیگی، م.؛ ساعدی مقدم، م.؛ سلیم بهرامی، م.؛ بررسی حذف نیکل از پساب صنعتی با استفاده از نانوذرات آهن، اولین همایش فناوری پالایش در محیط زیست ،دانشگاه صنعتی شریف، (1390).
[14] Afkhami M., Norooz-Asl R., Removal, Preconcentration and Determination of Mo (VI) from Water and Wastewater Samples Using Maghemite Nanoparticles, Journal of Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 346: 52-57 (2009).
[15] خیاط سرکار، زهرا؛ خیاط سرکار، حامد؛ خیاط سرکار، فاطمه؛ سنتز و پایدار کردن سوسپانسیون نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن سه ظرفیتی با سورفکتانت ها و بررسی خواص و کاربردهای نانوذرات مغناطیسی پایدار شده، دومین همایش ملی نانومواد ونانوتکنولوژی، (1389).
[16] تحریری، محمدرضا؛ مضطر زاده، فتح الله؛ راز مجید؛ عاشوری، ماریار؛ ساخت، مشخصه یابی و ارزیابی سلولی نانوذرات مگنتیت پوشش دهی شده با پلی وینیل الکل برای کاربرد های پزشکی، مواد پیشرفته در مهندسی، (1)32: 25 تا 37 (1392).
[17] Wang P., Lo IM., Synthesis of Mesoporous Magnetic -Fe2O3 and Its Application to Cr (VI) Removal from Contaminated Water, Water Res., 43: 3727-3734 (2009).