یک جاذب موثر و قابل احیا برای حذف یونهای جیوه از سیستم های آبی: نانوذرات مغناطیسی هسته پوسته عامل دار شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه رازی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

10.22036/ijc.2019.152616.1040

چکیده

در این درمطالعه حاضر نانوذرات مغناطیسی عامل دار شده با (3-مرکاپتوپروپیل) تری متوکسی سیلان برای حذف یونهای جیوه از محلولهای آبی سنتز شد و تکنیک آنالیزی تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی وطیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز برای مشخصه نگاری نانوجاذب استفاده شد. اثر پارامترهای عملیاتی بر روی جذب جیوه توسط Fe3O4 @ SiO2@-Si- (CH2)3-SH از قبیل pH اولیه، مقدار جاذب و زمان تماس مورد مطالعه قرار گرفت. مدل های ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ بر روی داده های تعادلی اعمال گردید. نتایج نشان داد که داده های تعادلی با ایزوترم فروندلیچ نسبت به ایزوترم لانگمویر همخوانی بهتری داشت. ظرفیت جذب بهینه جیوه بر روی نانوجاذب 04/20 میلی گرم بر گرم در pH اولیه 6 ، مقدار جاذب 30 میلی گرم و زمان تماس 15 دقیقه بدست آمد. سینتیک جذب جیوه به خوبی با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم توصیف شد. واجذب و احیای نانوجادب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانو جاذب توانایی احیا تا شش مرتبه با ظرفیت جذب قابل قبول را دارد.

چکیده تصویری

یک جاذب موثر و قابل احیا برای حذف یونهای جیوه از سیستم های آبی: نانوذرات مغناطیسی هسته پوسته عامل دار شده

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An effective and recyclable adsorbent for the removal of mercury ions from aqueous system: nanomagnetic Fe3O4@SiO2@Si–(CH2)3–SH core-shell

نویسندگان [English]

  • Ahmad Bagheri
  • Marzieh Sadeghi
چکیده [English]

In the present study, functionalized magnetic nanoparticles by 3-Mercaptopropyl-trimethoxysilane (MPTMS) for the removal of Hg2+ from aqueous solutions were synthesized. Scaning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy analyses were used to determine the sorbent characterization. The effect of the operational parameters on the adsorption of Hg2+ by Fe3O4@SiO2@-Si-(CH2)3-SH such as initial pH, adsorbent dosage and the contact time were studied. In addition, the Langmuir and Freundlich isotherm models were applied to the equilibrium data at 25°C. The results revealed that the equilibrium data were fitted well with Freundlich than Langmuir isotherm model. The optimum adsorption capacity of Hg2+ onto Fe3O4 @ SiO2@-Si- (CH2) 3-SH was determined as 20.04 (mg/g) at initial solution PH of 6.0, adsorbent dosage of 30 mg, 15 min contact time. The Hg2+ adsorption kinetic was well described by the pseudo-second order kinetic model. Desorption and regeneration of nanosorbent was investigated. The results showed that the nanosorbent can be regenerated for six times with acceptable sorption capacity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption Isotherm
  • Adsorption Kinetic
  • Hg2+ removal
  • nanomagnetic Fe3O4@SiO2@Si–(CH2)3–SH core-shell
1) F. Rahimpour, T. Shojaeimehra, M. Sadeghi, Sep. sci. technol. 52, 596 (2017).

2) M. Sadeghi, Z. Nematifar, M. Irandoust, N. Fattahi, P. Hamzei, A. Barati, M. Ramezani, M. Shamsipur, RSC Adv. 5, 100511 (2015).

3) M. Shamsipur, M. Sadeghi, M. H. Beyzavi, Hashem Sharghi, Mater. Sci. Eng. C 48, 424, (2015).

4) O. Tavakoli, V. Goodarzi, M. R. Saeb, N. M. Mahmoodi, R. Borja, J Hazard. Mater. 334, 256, (2017).

5) M. Sadeghi, M. Irandoust, F. Khorshidi, M. Feyzi, F. Jafari, T. Shojaeimehr, M. Shamsipur, J Iran. Chem. Soc. 13, 1175, (2016).

6) M. Safari, Y. Yamini, M. Y. Masoomi, A. Morsali, A. Mani-Varnosfaderani,  Microchim. Acta, 184, 1555, (2017).

7) A. A. Alqadami, M. Naushad, M. A. Abdalla, T. Ahamad, Z. A. ALOthman, S. M. Alsehri, A. A. Ghfar , J Clean. Prod. 156, 426, (2017).

8) C. Shan, Z. Ma, M. Tong, J. Ni, Wat. Res. 69, 252 (2015).

9) L. Cui, Y. Wang, L. Gao, L. Hu, L.Yan, Q.Wei, B. Du, Chem. Eng. J 281,1 (2015).

10) X. Guo, B. Du, Q. Wei, J. Yang, L. Hu, L. Yan, W. Xu, J Hazard. Mater. 278, 211, (2014).

11) S. Nasirimoghaddam, S. Zeinali, S. Sabbaghi, J Ind. Eng. Chem. 27, 79 (2015).

12) H. Biglari, S. Rodríguezí Couto, Y.O. Khaniabadi, H. Nourmoradi, M. Khoshgoftar, A. Amrane, M. Vosoughi, S. Esmaeili, R. Heydari, M.J. Mohammadi, R. Rashidi, Int. J. Chem. React. Eng. 16, 64, (2018).

13) Y.O. Khaniabadi, R. Heydari, H. Nourmoradi, H. Basiri, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 68, 90, (2016).

14) F. Fu, Q. Wang, J Environ Manag. 92, 407, (2011).

15) J. L. Aguirre, E. Pongrácz, P. Perämäki, R.L. Keiski, J Hazard. Mater. 180, 524, (2010).

16) F. Gode, E. Pehlivan, J Hazard. Mater. 136, 330, (2006).

17) M. Mohsen-Nia, P. Montazeri, H. Modarress, Desalination, 276, 217, (2007):

18) T. Shojaeimehr, F. Rahimpour, M. A. Khadivi, M. Sadeghi, J Ind. Eng. Chem. 20, 870 (2014).

19) S.R. Kanel, B. Manning, L. Charlet, H.Choi, Environ. Sci. Technol 39, 1291, (2005).

20) A. R. Zarei and R. S. Zafarghandi, J Brazil. Chem. Soc. 26, 741, (2015).

21) Y. H. Deng, D. W. Qi, C. H. Deng, X. M. Zhang, D. Y. Zhao, J Am. Chem. Soc. 130, 28, (2008).

22) M. Irandoust, M. Haghighi, RSC Adv. 6, 49798, (2016).

23) F. Gao, B.-F. Pan, W.-M. Zheng, L.-M. Ao and H.-C. Gu J. Magn. Magn. Mater. 293, 48, (2005)

24) N. H. Khdary and A. G. Howard, Analyst, 136, 3004 (2011).

25) X. Liang, Y. Xu, G. Sun, L. Wang, Y. Sun, X. Qin, A: Phys. Eng. Aspects, 349, 61 (2009).

26) A. Rezvani-Boroujeni, M. Javanbakht, M. Karimi, B. Akbari-Adergani, , J Text. Polym. 5, 37, (2017).

27) Y.-S. Ho, Scientometrics 59, 171 (2004).

28) Q. Hui, L. Lu, P. Bing, Z. Qing, Z. Wei, Z. Quan, J Zhejiang Univ.-Sci. A, 10, 716 (2009).

29) Y.S. Ho, G. McKay, Process Biochemestry 34, 451 (1999).

30) H.M.F. Freundlich, . J Phys. Chem. 57, 385 (1906).

31) I. Langmuir, J Am. Chem. Soc. 38, 2221 (1916).

32) K.R. Hall, L.C. Eagleton, A. Acrivos, T. Vermeulen, Ind. Eng. Chem. Fund. 5, 212 (1966).

33) A. DelleSite, J Phys. Chem. Ref. Data, 30, 187 (2001).

34) J-Q. Jiang, C. Cooper, S. Ouki, Chemosphere, 47, 711 (2002).

35) M. Esmaeili Bidhendi, G. R. Nabi Bidhendi, N. Mehrdadi, H. Rashedi, J Environ. Health Sci. Eng. 12, 100 (2014).

36) Jianjun Zhou, Yaochi Liu, Xiaohui Zhou, Jialin Ren, Chubin Zhong, J Colloid Interface Sci. 507, 107, (2017).

37) J. shui; L. ua, X. zhong, Mater. Chem. 21, 6981, (2011).

38) S. Nasiri-moghaddam S. Zeinali S. Sabbaghi, J Indust. Eng. Chem. 27, 79, (2015).

39) L. Cui, X. Guo, Q. Wei, Y. Wang, L. Gao , L. Yan, T. Yan, B. Du, J Colloid Interface Sci. 439, 112, (2015).