17243

17243

بررسي اثر پارامترهاي مختلف روي جذب فلز سنگين با كمك نانوذرات مغناطيسي

كارشناسي ارشد

فرايندهاي جداسازي

فروردين 1396

دكتر احمد رهبر

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پژوهش به¬¬ بررسي حذف يون‌هاي سرب از محلول آبي با استفاده از نانوذرات مغناطيسي هسته-پوسته Fe3O4@MnO2 با به¬كارگيري عمليات ناپيوسته پرداخته شده است. نانوذرات مغناطيسي هسته-پوسته Fe3O4@MnO2 توسط يك روش تك‌مرحله‌اي ساده تهيه شدند و سپس با استفاده از روش‌هاي TEM، XRD، EDS، FTIR، FE-SEM، VSM و BET شناسايي شدند. قطر متوسط و سطح ويژه نانوجاذب‌ها به‌ترتيب برابر 40 نانومتر و m2/g 23/158 بودند. سپس اثر پارامترهاي جذب شامل زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت اوليه يون‌هاي سرب، pH اوليه محلول و دما مورد بررسي قرار گرفتند. جذب سطحي سرب سريع بود و تعادل در 120 دقيقه حاصل گرديد. همچنين مقدار pH اوليه بهينه براي جذب فلز سنگين سرب معادل عدد 6 بدست آمد. درصد حذف فلز سنگين سرب با افزايش مقدار نانوجاذب از 1/0 تا g/L 2 از ميزان 97/26% تا 97/26% افزايش مي‌يابد. همچنين نتايج نشان دادند كه ظرفيت جذب نــانوذرات Fe3O4@MnO2 با افزايش دمـا از °C 25 تا °C 50 از 1583/109 تا mg/g 9709/92 كاهش مي‌يابد كه يك جذب گرمازا را پيشنهاد مي‌دهد. هم‌دماهاي لانگموير، فرندليچ و تمكين به منظور توصيف داده‌هاي تجربي مورد استفاده قرار گرفتند. جهت بررسي داده‌هاي سينتيكي از دو مدل شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم استفاده شد. نتايج نشان دادند كه هم‌دماي لانگموير توصيف بهتري از داده‌هاي تعادلي براي جذب سرب از خود نشان مي‌دهد و حداكثر ظرفيت جذب بدست آمده mg/g 67/666 در دماي °C 25 مي‌باشد. همچنين، داده‌هاي سينتيكي با مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم تطابق بهتري داشتند. با توجه به سنتز آسان نانوذرات Fe3O4@MnO2، جذب سريع، خواص مغناطيسي و ظرفيت جذب بالاي آن، اين نانوذرات مي‌توانند براي حذف موثر يون‌هاي سرب از محيط آبي بكار روند.

1396/02/10

1/1/1900 12:00:00 AM

In this study, batch operation was applied for the removal of lead ions by Fe3O4@MnO2 core-shell nanoparticles from aqueous solution. Fe3O4@MnO2 core-shell nanoparticles were prepared by a simple one-pot method an​d characterized by TEM, XRD, EDS, FTIR, FE-SEM, VSM an​d BET analyses. The mean diameter an​d specific surface area of nanoadsorbents were 40 nm an​d 158.23 m2/g, respectively. After that, the influence of different adsorption parameters, such as contact time, adsorbent dosage, initial lead ions concentration, initial pH value of solution an​d temperature have been investigated. The pb (II) adsorption was fast, an​d equilibrium was achieved within 120 min. Also, an optimal initial pH of 6 was found for the pb (II) adsorption. Removal efficiency of pb (II) increases from 26.97 to 96.08% with increasing amount of nanoadsorbent from 0.1 to 2 g/L. Also, the results showed that the adsorption capacity of Fe3O4@MnO2 nanoparticles decreases from 109.1583 to 92.9709 (mg/g) with increasing of temperature from 25 °C to 50 °C, suggesting an exothermic adsorption. The Langmuir, Freundlich an​d Temkin adsorption models were used to describe the experiment data. The pseudo-first-order, pseudo-second-order kinetic models were applied to describe the kinetic data. The results showed that, the equilibrium data for adsorption of Pb (II) were fitted well by Langmuir isotherm an​d the maximum adsorption capacity was 666.67 mg/g at 25 °C. Also, the kinetic data were described better with pseudo-second-order kinetic model. Due to easy synthesis of Fe3O4@MnO2 nanoparticles, its fast adsorption, magnetic properties an​d high adsorption capacity, it can be employed for efficient removal of lead ions.