نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی توانایی نانوذرات مغناطیسی پوشیده شده با هیومیک اسید در حذف رنگ از محیط های آبی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
صدیقه طاطیان
صدیقه زینلی
بخش نانومهندسی شیمی، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.
چکیده
در این پژوهش به کمک نانوجاذب­ های مغناطیسی پوشش داده شده با هیومیک اسید، روشی برای تصفیه فاضلاب­ های رنگی پیشنهاد می ­شود. سطح نانوجاذب مذکور به کمک هیومیک اسید به عنوان ترکیبی که شامل گروه‌های هیدروکسیل، کربوکسیل و آمین می ­باشد، اصلاح گردید. نانوذرات اکسیدآهن‌(III)/ هیومیک اسید به روش هم­ رسوبی تهیه شدند و با استفاده از تکنیک ­های پراکندگی نور پویا، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، طیف‌ سنجی پراش پرتو ایکس و مغناطیس­‌ سنج نمونه ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفتند. قطر متوسط نانوذرات در حدود nm 15 اندازه‎گیری شد. اثر دوز جاذب، زمان تماس و غلظت اولیه نیز بررسی گردید. بهترین نتایج با استفاده از mg/ml 15 از نانوذرات در مدت زمان min 45 برای رنگ متیلن بلو، mg/ml 20 از نانوذرات در مدت زمان min 30 برای رنگ ایندیگو­کارمین و mg/ml 5 از نانوذرات در مدت زمان min 20 برای رنگ 4-(2- پیریدیل آزو) رزورسینول به دست آمد. در این شرایط به ترتیب 95/96 ، 34/99 و 11/99 درصد از متیلن‌بلو، ایندیگوکارمین و 4-(2- پیریدیل آزو) رزورسینول می ­توانند از محلول های ساخته شده در آزمایشگاه، حذف شوند. حداکثر ظرفیت جذب برای متیلن‌بلو، ایندیگوکارمین و 4-(2- پیریدیل آزو) رزورسینول به ترتیب mmol/gr 0085/0، 0439/0 و 0307/0 بود که در رنگ متیلن‌بلو بر مدل ایزوترم فرندلیش و در رنگ‌های ایندیگوکارمین و 4-(2- پیریدیل آزو) رزورسینول بر مدل ایزوترم لانگمویر منطبق گردید. در استفاده مجدد نانوجاذب­ ها به طور متوسط 12/94% از هر یک از رنگ­ ها از محیط آبی حذف شد. نتایج حاکی از کارایی نانوجاذب ساخته شده برای حذف پساب­ های رنگی می ­باشد.
کلیدواژه‌ها
حذف رنگ
نانوذرات اکسیدآهن مغناطیسی
هیومیک اسید
جذب
متیلن‌بلو
ایندیگو‌کارمین
4-(2- پیریدیل آزو) رزورسینول

موضوعات

[1] Pavithra KG., Jaikumar V., Removal of Colorants from Wastewater: A Review on Sources and Treatment Strategies, J Ind Eng Chem, 75: 1-19, (2019).
[2] Konicki W., Hełminiak A., Arabczyk W., Mijowska E., Removal of Anionic Dyes Using Magnetic Fe@ Graphite Core-Shell Nanocomposite as An Adsorbent from Aqueous Solutions, J Colloid Interface Sci, 497: 155-164, (2017).
[3] Sharma YC., Upadhyay SN., Removal of A Cationic Dye from Wastewaters by Adsorption on Activated Carbon Developed from Coconut Coir, Energy & Fuels, 23(6): 2983-2988, (2009).
[4] Wawrzkiewicz M., Wiśniewska M., Wołowicz A., Gun’ko VM., Zarko VI., Mixed Silica-Alumina Oxide as Sorbent for Dyes and Metal Ions Removal from Aqueous Solutions and Wastewaters, Microporous Mesoporous Mater, 250: 128-147, (2017).
[5] Absalan G., Asadi M., Kamran S., Sheikhian L., Goltz DM., Removal of Reactive Red-120 and 4-(2-pyridylazo) resorcinol from Aqueous Samples by Fe3O4 Magnetic Nanoparticles Using Ionic Liquid as Modifier, J Hazard Mater, 192(2): 476-484, (2011).
[6] Madrakian T., Afkhami A., Mahmood-Kashani H., Ahmadi M., Adsorption of Some Cationic and Anionic Dyes on Magnetite Nanoparticles-Modified Activated Carbon from Aqueous Solutions: Equilibrium and Kinetics Study, J Iran Chem Soc, 10(3): 481-489, (2013).
[7] Ghaedi AM., Vafaei A., Applications of Artificial Neural Networks for Adsorption Removal of Dyes from Aqueous Solution: A Review, Adv Colloid Interface Sci, 245: 20-39, (2017).
[8] Chládková B., Evgenidou E., Kvítek L., Panáček A., Zbořil R., Kovář P., Lambropoulou D., Adsorption and Photocatalysis of Nanocrystalline TiO2 Particles for Reactive Red 195 Removal: Effect of Humic Acids, Anions and Scavengers, Environ Sci Pollut Res, 22(21): 16514-16524, (2015).
[9] Peng L., Qin P., Lei M., Zeng Q., Song H., Yang J., Shao J., Liao B., Modifying Fe3O4 Nanoparticles with Humic Acid for Removal of Rhodamine B in Water, J Hazard Mater, 209: 193-198, (2012).
[10] Shi C., Lv C., Wu L., Hou X., Porous Chitosan/Hydroxyapatite Composite Membrane for Dyes Static and Dynamic Removal from Aqueous Solution, J Hazard Mater, 338: 241-249, (2017).
[11] Liu X., Tian J., Li Y., Sun N., Mi S., Xie Y., Chen Z., Enhanced Dyes Adsorption from Wastewater Via Fe3O4 Nanoparticles Functionalized Activated Carbon, J Hazard Mater, 373: 397-407, (2019).
[12] Gao F., An Overview of Surface‐Functionalized Magnetic Nanoparticles: Preparation and Application for Wastewater Treatment, ChemistrySelect, 4(22): 6805-6811, (2019).
[13] Zhang X., Zhang P., Wu Z., Zhang L., Zeng G., Zhou C., Adsorption of Methylene Blue onto Humic Acid-Coated Fe3O4 Nanoparticles, Colloids Surfaces A Physicochem Eng Asp, 435: 85-90, (2013).
[14] Nasirimoghaddam S., Zeinali S., Sabbaghi S., Chitosan Coated Magnetic Nanoparticles as Nano-Adsorbent for Efficient Removal of Mercury Contents from Industrial Aqueous and Oily Samples, J Ind Eng Chem, 27: 79-87, (2015).
[15] Jain R., Recent Advances of Magnetite Nanomaterials to Remove Arsenic from Water,  RCS Advances, 12(50): 32197-209, (2022).
[16] Das C., Ghosh NN., Pulhani V., Biswas G., Singhal P., Bio-Functionalized Magnetic Nanoparticles for Cost-Effective Adsorption of U (vi): Experimental and Theoretical Investigation, RSC advances, 13(22): 15015-23 (2023).
[17] Liu J-F., Zhao Z., Jiang G., Coating Fe3O4 Magnetic Nanoparticles with Humic Acid for High Efficient Removal of Heavy Metals in Water, Environ Sci Technol, 42(18): 6949-6954, (2008).
[18] Xue S., Xiao Y., Wang G., Fan J., Wan K., He Q., Gao M., Miao Z., Adsorption of Heavy Metals in Water by Modifying Fe3O4 Nanoparticles with Oxidized Humic Acid, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 5: 616:126333, (2021).
[19] Wan K., Wang G., Xue S., Xiao Y., Fan J., Li L., Miao Z., Preparation of Humic Acid/L-Cysteine-Codecorated Magnetic Fe3O4 Nanoparticles for Selective and Highly Efficient Adsorption of Mercury, ACS omega, 12: 6(11):7941-50, (2021).
[20] Sasmal D., Maity J., Kolya H., Tripathy T., Study of Congo Red Dye Removal from Its Aqueous Solution Using Sulfated Acrylamide and N, N-Dimethyl Acrylamide Grafted Amylopectin, J water Process Eng, 18: 7-19, (2017).
[21] Ogugbue CJ., Sawidis T., Oranusi NA., Evaluation of Colour Removal in Synthetic Saline Wastewater Containing Azo Dyes Using An Immobilized Halotolerant Cell System, Ecol Eng, 37(12): 2056-2060, (2011).
[22] Gutiérrez-Segura E., Solache-Ríos M., Colín-Cruz A., Sorption of Indigo Carmine by A Fe-Zeolitic Tuff and Carbonaceous Material from Pyrolyzed Sewage Sludge, J Hazard Mater, 170(2-3): 1227-1235, (2009).
[23] Mittal A., Mittal J., Kurup L., Batch and Bulk Removal of Hazardous Dye, Indigo Carmine from WasteWater through Adsorption, J Hazard Mater, 137(1): 591-602, (2006).
[24] Hamed MM., Ahmed IM., Metwally SS., Adsorptive Removal of Methylene Blue as Organic Pollutant by Marble Dust as Eco-Friendly Sorbent, J Ind Eng Chem, 20(4): 2370-2377, (2014).
[25] Hameed BH., Ahmad AA., Batch Adsorption of Methylene Blue from Aqueous Solution by Garlic Peel, An Agricultural Waste Biomass, J Hazard Mater, 164(2-3): 870-875, (2009).
[26] Carlos L., Cipollone M.,  Soria Delia B., Sergio Moreno M., Ogilby P.R., García Einschlag F.S., Mártire D.O., The Effect of Humic Acid Binding to Magnetite Nanoparticles on the Photogeneration of Reactive Oxygen Species, Sep Purif Technol, 91: 23-29, (2012).
[27] Hao Y-M., Man C., Hu Z-B., Effective Removal of Cu (II) Ions from Aqueous Solution by Amino-Functionalized Magnetic Nanoparticles, J Hazard Mater, 184(1-3): 392-399, (2010).
[28] Yao Z-Y., Qi J-H., Wang L-H., Equilibrium Kinetic and Thermodynamic Studies on the Biosorption of Cu (II) onto Chestnut Shell, J Hazard Mater, 174(1-3): 137-143, (2010).
[29] Pernyeszi T., Farkas R., Kovács J., Methylene Blue Adsorption Study on Microcline Particles in the Function of Particle Size Range and Temperature, Minerals, 9(9): 555-563, (2019).
[30] Geng Y., Zhang J., Zhou J., Lei J., Study on Adsorption of Methylene Blue by A Novel Composite Material of TiO2 and Alum Sludge, RSC advances, 8(57): 32799-807, (2018).
[31] Tiotsop Kuete IH., Tchuifon Tchuifon RD., Bopda A., Sadeu Ngakou C., Nche GN., Gabche Anagho S., Adsorption of Indigo Carmine onto Chemically Activated Carbons Derived from the Cameroonian Agricultural Waste Garcinia Cola Nut Shells and Desorption Studies, Journal of Chemistry, 2022: 1-19, (2022).
[32] Handayani T., Emriadi E., Deswati D., Ramadhani P., Zein R., "Effective Removal of Indigo Carmine in Aqueous Solutions Using A Low-Cost Adsorbent Developed from Corn Husk Waste: Synthesis, Batch, and Optimization Studies", Pollution, (2023).
[33] Bendjeffal H., Mamine H., Djebli A., Rebbani N., Bouhedja Y., Removal of 4-(2-Pyridylazo)-Resorcinol from Aqueous Solution Using Natural and Activated Algerian Kaolin, Sensor Letters, 15(8): 668-675, (2017).
[34] Abdel-Galil EA., Eid MA., Shahr El-Din AM., Adsorptive Removal of PAR and Arsenazo-III from Radioactive Waste Solutions by Modified Sugarcane Bagasse as Eco-Friendly Sorbent, Radiochimica Acta, 108(10): 785-98, (2020).