سنتز و شناسایی نانوجاذب گرافن مغناطیسی تثبیت‌شده روی بسپار نایلون6 و به‌کارگیری آن برای حذف آلاینده یون سرب (II) از محلول آبی

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 13، دوره 12، شماره 3، آذر 1397، صفحه 113-122   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

سید یدالله میر نظامی¹؛ مهران دولو^{* 2}؛ محمودرضا سهرابی³؛ مرتضی خسروی⁴؛ فرشته مطیعی⁵

¹دانشجوی دکتری شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

²دانشیار شیمی پلیمر، دانشکده شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

³استاد شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

⁴استاد شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

⁵استادیار شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانو جاذب گرافن مغناطیسی (GM)تهیه و تثبیت آن بر سطح بسپار نایلون6 (N6) برای حذف آلاینده یون سرب (II) از محلول آبی، انجام شد. شناسایی جاذب تهیه‌شده با به‌کارگیری پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، تجزیه عنصری (با روشEDS)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) و تعیین مساحت سطح (BET) انجام گرفت. با توجه به تصاویر SEM، اندازه نانوذره‌های مغناطیسی (Fe3O4) بین 33 تا 74 نانومتر بود که بیانگر توزیع به نسبت یکنواخت آن‌ها بر بستر نایلون6 بود. همچنین، تجزیه عنصری نانوجاذب سه‌جزیی گرافن مغناطیسی نایلون6 وجود سه عنصر کربن، اکسیژن و آهن را در ساختار آن تأیید می‌کند. در ادامه، نتایج طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) و پراش پرتو ایکس (XRD) نشان‌دهنده تشکیل نانوچندسازه موردنظر است. مساحت سطح ویژه (BET) این نانوجاذب چندسازه سه‌جزیی گرافن مغناطیسی نایلون6 با گاز نیتروژن اندازه‌گیری و برابر با m2/g 189 گزارش شد. یکی از ویژگی‌های نانوجاذب تهیه‌شده، تبدیل گرافن از حالت دوبعدی به حالت سه‌بعدی با به‌کارگیری سطح بسپار بود که باعث افزایش سطح جاذب و درنتیجه بالا بردن بازده جذب برای حذف آلاینده‌ها است. ویژگی دیگر این جاذب، مغناطیسی بودن آن است که جداسازی (خارج کردن) آن را پس از جذب آلاینده‌ها با یک آهنربای خارجی آسان می‌سازد. عوامل مؤثر بر بازده حذف، شامل pH محلول، زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت آلاینده یون سرب (II) و دمای محلول، موردبررسی قرارگرفت. همچنین، شرایط بهینه برای حذف آلاینده یون سرب (II)، 95 % به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

جاذب؛ حذف؛ گرافن؛ نانوذره‌های مغناطیسی؛ نایلون6؛ یون سرب

مراجع

[1] Davis, M.L.; Cornell, D.A.; "Introduction to environmental engineering", 2nd Ed., Mc-Graw Hill, New York, 1991.  

[2] Esalah, O.J.; Weber, M.E.; Vera, J.H.; Can. J. Chemical Engineering 78, 948–954, 2000.

[3] Ho, Y.S.; Ng, J.C.Y.; McKay, G.; Separation Science and Technology 36, 241–261, 2001.

[4] Mudipalli, A.; Indian Journal of Medical Research 126, 518–527, 2007.

[5] Bulut, Y.; Baysal, Z.; Journal of Environmental Economics and Management 78, 107-113, 2006.

[6] Gundogdu, A.; Ozdes, D.; Duran, C.; Bulut, V.N.; Soylak, M.; Basri Senturk, H.; Journal of Chemical & Engineering Data 153, 62-69, 2009.

[7] Chakravarty, S.; Mohanty, A.; Nag sudha, T.; Upadhyay, A.K.; Konar, J.; Sircar, J.K.; Madhukar, A.; Gupta, K.K.; Journal of Hazardous Materials 173, 502-509, 2010.

[8] Sreeja lekshmi, K.G.; Anoop Krishnan, K.; Anirudhan, T.S.; Journal of Hazardous Materials 161, 1506-1513, 2009.

[9] Tiemann, K.J.; Gamez, G.; Dokken, K.; Parsons, J.G.; Gardea-Torresdey, J.L.; Microchemical Journal 71, 287-293, 2002.

[10] Asadi, F.; Shariatmadari, H.; Mirghaffari, N.; Journal of Hazardous Materials 154, 451-458, 2008.

[11] Fu, F.; Wang, Q.; Journal of Environmental Management 92, 407–418, 2011.

[12] Wang, L.K.; Vaccari, D. A.; Li, Y.; Hung, Y. T.; Shammas, N.K.; Humana 3, 141-197, 2005.

[13] Bodalo-Santoyo,F.C.; Gomez-Carrasco, A.; Gomez-Gomez, J.L.; Maximo-Martin, E.; HidalgoMontesinos, F.; Desalination 155, 101-108, 2003.

[14] Walsh, G.W.; Studies in environmental science 59, 3-44, 1994.

[15] Zamboulis, D.; Peleka, E.N.; Lazaridis, N.K.; Matis, K.A.; Journal of Chemical Technology & Biotechnology 86, 335-344, 2011.

[16] Liu, H.; Yang, F.; Zheng, Y.; Kang, J.; Qu, J.; Chen, J.P.; Water Research 45, 145-154, 2011.

[17] Geim, A.K.; Graphene: status and prospects, Science 324, 1530–1534, 2009.

[18] Naiya, T.K.; Bhattacharya, A.K.; Das, S.K.; Colloid and Interface Science 333, 14-26, 2009.

[19] Balandin, A.A.; Ghosh, S.; Bao, W.Z.; Calizo, I.; Teweldebrhan, D.; Miao, F.; Lau, C.N.; Nano Letters 8, 902–907, 2008.

[20] Gao, W.; Alemany, L.B.; Ci, L.; Ajayan, P.M.; Nature Chemistry 1, 403–408, 2009.

[21] Schniepp, H.C.; Li, J.L.; McAllister, M.J.; Sai, H.; Herrera-Alonso, M.; Adamson, D.H.; Journal of Physical Chemistry B110, 8535–8539, 2006.

[22] Emilia, M.; Gallardo, R.; Lucena, R.; Cardenas, S.; Valcarcel, M.; Journal of Chromatography A 1345, 43-49, 2014.

[23] O’Neill, A.; Bakirtzis, D.; Dixon, D.; European Polymer Journal 59, 353–362, 2014.

[24] Jin, J.; Rafiq, R.; Gill, Y.Q.; Song, M.; European Polymer Journal 49, 2617–2626, 2013.

[25] Song, N.; Yang, J.; Ding, P.; Shengfu, T.; Liyi, Sh.; Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 73, 232–241, 2015.

[26] Hummers, W.S.; Offeman, R.E.; Journal of the American Chemical Society 80, 1339, 1958.

[27] Farinella, N.V.; Matos, G.D.; Arruda, M.A.Z.; Bioresource Technology 98, 1940–1946, 2007.

[28] Ahmad, A.; Rafatullah, M.; Sulaiman, O.; Ibrahim, M.H.; Hashim, R.; Journal of Hazardous Materials 170, 357–365, 2009.

[29] Safiur Rahman, M.; Rafiqul Islam, M.; Chemical Engineering 149, 273–280, 2009.

[30] Singh, S.; Barick, K.C.; Bahadur, D.; Journal of Hazardous Materials 192, 1539–1547, 2011.             

[31] Xu, C.; Wang, X.; Small 5, 2212-2217, 2009. 

[32] Chen, S.; Zhu, J.W.; Wu, X.D.; Han, Q.F.; Wang, X.; ACS Nano 4, 2822-2830, 2010.

[33] Zhou, F.K.; Zhu, H.Y.; Yang, L.X.; Li, Z.C.; New Journal of Chemistry 34, 2950-2957, 2010. 

[34] Lu, Y.X.; Niu, M.; Qiao, R.R.; Gao, Y.M; Journal of Physical Chemistry B 112, 14390-14394, 2008. 

[35] Sun, H.; Gao, L.; Lu, L.; Nano Research 4, 550-562, 2011.

[36] Zhang, W.; Shi, X.; Zhang, Y.; Gu, W.; Li, B.; Xian, Y.; Journal of Materials Chemistry A 1, 1745-1753, 2013.