بررسی نانوذره های مغناطیسی پوشش داده شده با SBA-15 و گروه های عاملی آمین دار به منظور جداسازی فلزهای Cr4+و Fe3+ از محلول های آلوده به فلزهای سنگین

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 گروه شیمی کاربردی، دانشکده علوم، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

جداسازی به صرفه فلزهای سنگین از پساب­ های صنعتی، یکی از موضو ع ­های بسیار مهم در مطالعه­ های امروزی برای حفظ محیط­زیست می­ باشد. در این پژوهش، نانوذره­ های مغناطیسی Fe3O4 با استفاده از مزوروزنه SBA-15­ که سطح مؤثر بسیار بالایی دارند، پوشش داده شد و با استفاده از لیگاندهای نیتروژن­دار، عامل دار شدند و برای جداسازی فلزهای سنگین از پساب، مورد استفاده قرار گرفتند. نانوذره­ های مگنتیت با استفاده از روش رسوبی و موج فراصوت سنتز شدند و سپس با روش کلوئیدی، لایه­ای از SBA-15 بر روی نانوذره­ های مغناطیسی نشانده شد و در مرحله بعدی سطح و درون روزنه­ های مزوروزنه با 3-(N-(تری متوکسی سیلیل)پروپیل اتیلن دی­آمین عامل­دار شد. برای بررسی ویژگی­ های نانوکامپوزیت، از آنالیزهای FT-IR، TGA ، SEM، XRD و BET استفاده شد. این نانوجاذب روزنه­ دار برای جداسازی فلزهای Cr4+و Fe3+ مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه­ های پژوهش نشان داد که با مقدارهای دلخواهی می­توان این فلزها را توسط این نانوجاذب از پساب جداسازی کرد. از برتری­ های این نانوجاذب متخلخل می­توان به ویژگی مغناطیسی، سادگی در بازیافت، کارایی بالا و مقاومت گرمایی بالا اشاره کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Järup L., Hazards of Heavy Metal Contamination, Br. Med. Bull. 68: 167-182 (2003).
[2] Beigi S. M., Babapoor A., Maghsoodi, M., Mousavi S. M., Rajabi, N., Batch Equilibrium and Kinetics Studies of Cd(II) Ion Removal from Aqueous Solution Using Porous Chitosan Hydrogel Beads, Iran. J. Chem. Chem. Eng  (IJCCE). 28(3): 81-89 (2009).
[3] باباپور، عزیز؛ روستاآزاد، رضا؛ رجبی، نرگس؛ بررسی اثر شرایط عملیاتی بر گرفتگی غشا در تصفیه پساب­ های صنعتی حاوی روغن با استفاده از سیستم ترکیبی جدیدMF-UF ،  نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)28: 55 تا 67 (1388).
[4] باباپور، عزیز؛ روستاآزاد، رضا؛ رضوی، جلیل؛ حسام­پور، مهرداد؛ روش جدید در تصفیه پساب های صنعتی حاوی روغن با استفاده از سیستم ترکیبیMF-UF ، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)28: 27 تا 38 (1388).
[5] Lefebvre D.D., Edwards C., Decontaminating Heavy Metals from Water Using Photosynthetic Microbes, in Emerging, Environ. Technol. 2: 57-73 (2010).
[6] Chikazumi S., Taketomi S., Ukita M., Mizukami M.,  Miyajima H.,  Setogawa M., Kurihara Y., Physics of Magnetic Fluids, J. Magn. Magn. Mater. 65: 245-251 (1987).
[7] Shokouhimehr M., Piao Y., Kim J., Jang Y., Hyeon T.,  A Magnetically Recyclable Nanocomposite Catalyst for Olefin Epoxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 46: 7039-7043 (2007).
[9] Hyeon T., Chemical Synthesis of Magnetic Nanoparticles, Chem. Commun. 8: 927-934 (2003).
[10] Lu A.H., Salabas E.E.L., Schüth F., Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Protection, Functionalization, and Application, Angew. Chem. Int. Ed. 46: 1222-1244 (2007).
[11] Hoffmann F., Cornelius M., Morell J., Fröba M., Silica Based Mesoporous Organic-Inorganic Hybrid Materials, Angew. Chem. Int. Ed. 45: 3216-3251(2006).
[12] Thielemann J.P., Girgsdies F., Schlögl R., Hess,C., Pore Structure and Surface Area of Silica SBA-15: Influence of Washing and Scale-Up, Beilstein J. Nanotechnol. 2: 110-118 (2011).
[14] Rostamizadeh S., Azad M.,  Shadjou N., Hasanzadeh M., (Α-Fe2 O3)-MCM-41-SO3H as a Novel Magnetic Nanocatalyst for the Synthesis of N-Aryl-2-Amino-1, 6-Naphthyridine Derivatives, Catal. Commun. 25: 83-91(2012).
[15] Wang S., Wang K., Dai C., Shi H., Li J., Adsorption of Pb2+ on Amino-Functionalized Core–Shell Magnetic Mesoporous SBA-15 Silica Composite, Chem. Eng. J. 262: 897-903 (2015).
[16] Wang J.,  Wang J., Zheng Sh., Shao Y., Liu J., Xu Zh., Zhu D., Amino-Functionalized Fe3O4@Sio2 Core-Shell Magnetic Nanomaterial as a Novel Adsorbent for Aqueous Heavy Metals Removal, J. Colloid Interface Sci. 349: 293-299 (2010).
[17] L, G., Zhao Z., Liu J., Giang J., Effective Heavy Metal Removal from Aqueous Systems by Thiol Functionalized Magnetic Mesoporous Silica, J. Hazard. Mater. 192: 277-283 (2011).
[20] مظفری، شهلا؛ ژولیت، اردوخانیان؛ عجمی، نرگس؛ بابایی، زینب؛ سنتز نانوکامپوزیت روی اکسید و منگنز دی اکسید و کاربرد آن در اندازه گیری فلزهای سنگین در آب،  نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)38: 1 تا 11 (1398).
[21] Qian G., Li M., Wang F., Liu X., Removal of Fe3+ from Aqueous Solution by Natural Apatite, J. Surf. Eng. Mater. Adv. Technol. 4: 14-20 (2014).
[22] علیزاده، رضا؛ عابدینی، سوده؛ نبی بیدهندی، غلامرضا؛ عموعابدینی، قاسم؛ حذف فلز سرب از پساب صنایع باتری‌سازی با استفاده از نانوذره­ ها مغناطیسی آهن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)30: 71 تا 77 (1390)..