Chemistry Researches

Chemistry Researches

بررسی امکان حذف برخی از یونهای فلزات سنگین از آب با استفاده از نانولوله‌های کربنی و نانولوله‌های نیتریدبور دوپ شده با آهن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
زینب قاسمی 1
ّفرزانه فرزاد 2
علی زراعتکارمقدم 3
1 گروه شیمی - دانشکده علوم -دانشگاه بیرجند بیرجند - ایران
2 شیمی- دانشکده علوم- دانشگاه بیرجند- بیرجند- ایران
3 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
10.22036/cr.2024.387940.1208
چکیده
چکیده: در مطالعه حاضر، از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای بررسی کارایی نانولوله‌های کربنی، نانولوله‌های نیترید بور و گونه‌های دوپ شده این نانولوله‌ها با آهن، درغیاب و حضور میدان الکتریکی در حذف یون‌های سرب، کادمیوم و کروم استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که در بین نانولوله‌های بررسی شده، ظرفیت جذب به طور قابل توجهی با دوپ کردن 12 اتم آهن در نانولوله نیترید بور بهبود یافته است در صورتیکه برهمکنش دیگر نانولوله‌ها با یون‌ها مورد بررسی ناچیز است. همچنین نتایج نشان می‌دهد که برهمکنش بین نانولوله نیترید بوردوپ شده با 12 اتم آهن و یون‌های تحت بررسی با اعمال میدان الکتریکی قوی‌تر شده که می‌توان نتیجه گرفت، اعمال میدان سبب جذب یون‌ها بر روی سطح بستر می‌شود. این نتایج توسط داده‌های بدست آمده ازآنالیزهای MSD و RDF نیز تایید شده است به طوریکه ضرایب نفوذ بدست آمده از آنالیز MSD برای نانولوله نیترید بور دوپ شده با ۱۲ اتم آهن در حضور میدان الکتریکی کاهش می‌یابد و همچنین پیک‌های RDF مربوط به برهمکنش یون‌های بررسی شده با نانولوله در حضور میدان در فواصل نزدیک و با شدت بیشتر نسبت به زمانیکه میدان اعمال نشده، ظاهر می‌گردند.

چکیده تصویری

بررسی امکان حذف برخی از یونهای فلزات سنگین از آب با استفاده از نانولوله‌های کربنی و نانولوله‌های نیتریدبور دوپ شده با آهن
کلیدواژه‌ها
حذف فلزات سنگین
شبیه سازی دینامیک مولکولی
میدان الکتریکی
نانولوله کربنی
نانولوله نیترید بور

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the possibility of removing some heavy metal ions from water using carbon nanotubes and boron nitride nanotubes doped with iron

نویسندگان English

Zeynab Ghasemi 1
Farzaneh Farzad 2
Ali Zeraatkar Moghaddam 3
1 Department of chemistry- Faculty of science- University of birjand -Birjand - Iran
2 Department of chemistry- Faculty of science-University of birjand- Birjand-Iran
3 Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Birjand, Birjand, South Khorasan, Iran
چکیده English

In the present study, molecular dynamics simulation is used to investigate the efficiency of carbon nanotubes, boron nitride nanotubes, and doped species of these nanotubes with iron, in the presence and absence of an electric field, for the removal of lead, cadmium, and chromium ions. The simulation results show that the adsorption capacity has improved significantly by doping 12 iron atoms in the boron nitride nanotube, while the interaction of the other nanotubes with the investigated ions is insignificant. Also, the results show that the interaction between boron nitride nanotube doped with 12 iron atoms and the studied ions is strengthened by applying an electric field, which can be concluded the application of the field causes the ions to be adsorbed on the surface of the substrate. These results have been confirmed by the obtained data from the MSD and RDF analyses, so that the diffusion coefficients obtained from the MSD analysis for the boron nitride nanotube doped with 12 iron atoms decrease in the presence of an electric field and also the RDF peaks related to the interaction of the examined ions with the nanotube in the presence of the field appear at closer distances and with greater intensity than when the field is not applied.

کلیدواژه‌ها English

Boron nitride nanotube
Carbon nanotube
Electric field
Molecular dynamics simulation
Removal of heavy metals
[1] M. T. Amin, A. A. Alazba, and U. Manzoor, Adv. Mater. Sci. Eng., 2014 (2014) 1-24.
[2] M. Sharma, P. Kalita, K. K. Senapati, and A. Garg, Emerging Pollutants-Some Strategies for the Quality Preservation of Our Environment, (2018) 61–78.
[3] G. A. Engwa, P. U. Ferdinand, F. N. Nwalo, M. N. Unachukwu, and others, Poisoning Mod. World-new tricks an old dog, 10 (2019) 70–90.
[4] M. Ghorbani, O. Seyedin, and M. Aghamohammadhassan, J. Environ. Manage., 254
(2020) 109814.
[5] G. Li, J. Ye, Q. Fang, and F. Liu, Chem. Eng. J., 370 (2019) 822–830.
[6] H. Sadegh, G. R. Shahryari, A. Masjedi, Z. Mahmoodi, and M. Kazemi, Int. J. Nano Dimens., 7
(2016) 109-120.
[7] A. Abbas et al., Sep. Purif. Technol., 157 (2016) 141–161.
[8] P. Punia, M. K. Bharti, R. Dhar, P. Thakur, and A. Thakur, ChemBioEng. Rev., 9 (2022) 351-369.
[9] S. S. Fiyadh et al., J. Clean. Prod., 230 (2019) 783-793.
[10] R. Apiratikul and P. Pavasant, Bioresour. Technol.,99 (2008) 2766–2777.
[11] E. T. Thostenson, Z. Ren, and T.-W. Chou, Compos. Sci. Technol., 61 (2001) 1899–1912.
[12] C. Buzea and I. Pacheco, Nanomaterial and Nanoparticle: Origin and Activity, Soil Systems,
Springer, (2017) 71–112.
[13] K. Hristovski, A. Baumgardner, and P. Westerhoff, J. Hazard. Mater., 147 (2007) 265–274.
[14] S. Pacheco, M. Medina, F. Valencia, and J. Tapia, J. Environ. Eng., 132 (2006) 342–349.
[15] K. C. Khulbe and T. Matsuura, Appl. water Sci., 8 (2018) 1–30.
[16] S. M. Al-Hakami, A. B. Khalil, T. Laoui, and M. A. Atieh, Bioinorg. Chem. Appl., 2013 (2013) 1-9.
[17] J. Zhaoa and R.-H. Xieb, J. Nanosci. Nanotechnol., 3 (2003) 459–478.
[18] B. Liu, L. Wei, Q. Ding, and J. Yao, J. Cryst. Growth, 277 (2005) 293–297.
[19] D. Golberg et al., ACS Nano, 4 (2010) 2979–2993.
[20] T. da S. Arouche, R. M. dos S. Cavaleiro, P. S. M.
Tanoue, T. S. de S. Pereira, A. M. de J. C. Neto, and others, J. Nanomater., 2020, (2020)
[21] J. Azamat, A. Khataee, and S. W. Joo, RSC Adv., 5 (2015) 25097–25104.
[22] D. Farmanzadeh and H. Rezainejad, Appl. Surf. Sci., 364 (2016) 862–869.
[23] M. Terrones et al., Mater. Today, 10 (2007) 30–38. [24] Li, Lingfei, et al. J. Mater. Chem. A., 7 (2019) 6946-6956.
[25] R. Wang, Z. Dongju, and L. hengbu, Chemosphere., 168 (2017) 18-24.
[26] W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, and M. L. Klein, J. Chem. Phys., 79 (1983) 926–935.
[27] S. Patel, A. D. Mackerell Jr, and C. L. Brooks III, J. Comput. Chem., 25 (2004) 1504–1514.
[28] Y. Wu, L. K. Wagner, and N. R. Aluru, J. Chem. Phys., 144 (2016) 164118.
[29] A. S. de Araujo, M. T. Sonoda, O. E. Piro, and E. E. Castellano, J. Phys. Chem. B, 111 (2007) 2219–2224.
[30] C. E. S. Bernardes, J. N. Canongia Lopes, and M. E. M. da Piedade, J. Phys. Chem. A, 117 (2013) 11107-11113.
[31] G. Bussi, D. Donadio, and M. Parrinello, J. Chem. Phys., 126 (2007) 14101.
[32] M. J. Abraham et al., SoftwareX, 1 (2015) 19–25.
[33] H. J. C. Berendsen, J. P. M. van Postma, W. F. Van Gunsteren, A. DiNola, and J. R. Haak, J. Chem. Phys., 81 (1984) 3684–3690.
[34] Y. Lin, D. Pan, J. Li, L. Zhang, and X. Shao, J. Chem. Phys., 146 (2017) 124108.
[35] A. Zaboli, H. Raissi, F. Farzad, and H. Hashemzadeh, J. Mol. Liq., 301 (2020) 112435.
[36] H. Moradnia, H. Raissi, and M. Shahabi, J. Biomol. Struct. Dyn., 39 (2021) 881–888.
[37] A. Zaboli, H. Raissi, and F. Farzad, Sci. Rep., 11 (2021) 1–12.
[38] L. Razavi, H. Raissi, and F. Farzad, J. Mol. Graph. Model., 106 (2021) 107930.
[39] I. Erucar and S. Keskin, Ind. & Eng. Chem. Res., 55 (2016) 1929–1939.

  • تاریخ دریافت 15 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری 29 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 12 دی 1402