سنتز و کاربرد نانوکامپوزیت مزوپور کیت-6 مغناطیسی آمین‌دار جهت حذف یون‌های نیترات از محلول‌های آبی

نانومواد

دوره 13، شماره 46، تیر 1400، صفحه 87-97   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

شهاب شریعتی^{* 1}؛ محدثه سجودی¹؛ مریم خبازی‌پور¹؛ نگار هاشمی‌فرد²

¹گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران

²باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، مزوپور سیلیکاتی کیت-6 بر روی سطح هسته مگنتیت پوشش‌دار شده با سیلیکا سنتز شد و به روش شیمیایی سطح نانوکامپوزیت بوسیله گروه‌های پروپیل آمین عامل‌دار شد تا نانوکامپوزیت مزوپور کیت-6 عامل‎دار شده با گروه آمین (MMNCs-NH₂)، بدست آید. سپس کار‎آیی آن به عنوان یک جاذب برای حذف یون‌های نیترات، از محلول‎های‎ آبی مورد بررسی قرار گرفت. خواص و مورفولوژی نانوکامپوزیت‎های سنتزی بوسیله روش‎های XRD‎، BET، BJH و SEM مشخص شد. به منظور حذف یون‌های نیترات توسط MMNCs-NH₂ و دست‌یابی به بیشترین‌ ظرفیت جذبی، تاثیر متغیرهای مختلف بر درصد حذف نیترات شامل وزن جاذب، قدرت یونی، زمان هم‌زدن و pH نمونه با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی (4 متغیر در 3 سطح) مطالعه و بهینه شد. بر طبق نتایج حاصل از بهینه‌سازی برای  mL 25 نمونه حاوی mg/L 25 نیترات، وزن جاذب g 04/0 (g/L 6/1)، قدرت یونی صفر، زمان همزدن min 30 و pH نمونه 3، به عنوان شرایط بهینه انتخاب شد. داده‎های سینتیکی با استفاده از مدل‎های شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و نفوذ درون ذره‎ای مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت که نتایج بطور کامل با مدل شبه مرتبه دوم با 9998/0 R²= و  mg g^-191/9q_eq=  مطابقت داشت. پردازش داده‎های جذب یون‌های نیترات بر روی MMNCs-NH₂ نشان داد که داده‌های جذبی تبعیت بهتری از مدل ایزوترم فروندلیچ نسبت به مدل لانگمویر نشان می‌دهند. در نهایت سه نمونه آب حقیقی شامل آب دریا و نمونه‌های آب چاه مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نمونه‌های حقیقی تایید نمودکه مزوپورکیت-6 مغناطیسی آمین‌دار می‎تواند به عنوان جاذبی ارزان و کارآمد برای حذف نیترات از محلول‎های آبی مورد استفاده قرار‎گیرد.

کلیدواژه‌ها

نانوکامپوزیت؛ مزوپور کیت-6 مغناطیسی؛ عامل‎دار شده با آمین؛ نیترات

مراجع

• Linker, I. Seginer, F. Buwalda, Mathematical and Computer Modelling, 40, 2004, 1009.
• N. Almasri, J.J. Kaluarachchi, Journal of Hydrology, 295, 2004, 225.
• J. Kraft, W. Stites, Agriculture, Ecosystems & Environment, 100, 2003, 63.
• Barroso-Solares, B. Merillas, P. Cimavilla-Roman, M.A. Rodriguez-Perez, J. Pinto, Journal of Cleaner Production, 254, 2020, 120038.
• Liao, S.F. Kang, Y.W. Hsu, Water Research, 37, 2003, 4109.
• "Institute of Standards and Industrial Research of Iran, Drinking water-physical and chemical specifications", Tehran, Institute of Standards and Industrial Research of Iran (ISIRI), Report No.: 1053, 2009.
• D. Agrawal, S.K. Lunkad, T. Malkhed, Water Science and Technology, 39, 1999, 67.
• R. Greer, M. Shannon, Pediatrics, 116, 2005, 784.
• He, Y. Huang, M. Yan, Y. Xie, Y. Li, Colloids and Surfaces A, 584, 2020, 123973.
• Della Rocca, V. Belgiorno, S. Meric, Desalination, 204, 2007, 46.
• Hartono, S. Wang, Q. Ma, Z. Zhu, Journal of Colloid and Interface Science, 333, 2009, 114.
• Ghernaout, B. Ghernaout, A. Saiba, A. Boucherit, A. Kellil, Desalination, 239, 2009, 295.
• Ates, L. Yilmaz, M. Kitis, U. Yetis, Journal of Membrane Science, 328, 2009, 104.
• Loganathan, S. Vigneswaran, J. Kandasamy, Journal of Environmental Management, 131, 2013, 363.
• Khabazipour, S. Shariati, F. Safa, Metal-Organic, and Nano-Metal Chemistry, 46, 2015, 759.
• Liu, B. Yu, S. Wang, Y. Shen, H. Cong, Advances in Colloid and Interface Science, 281, 2020, 102165.
• Hadei, M. Aalipour, N.M. Zadeh, H. Pourzamani, Archives of Hygiene Sciences, 5, 2016, 22.
• Iram, C. Guo, Y. Guan, A. Ishfaq, H. Liu, Journal of Hazardous Materials, 181, 2010, 1039.
• Rezaei-Kalantary, E. Dehghanifard, A. Mohseni-Bandpi, L. Rezaei, A. Esrafili, Desalination and Water Treatment, 57, 2016, 16445.
• Bahmani, L. Eesa, M. Faraji, Journal of Applied Chemistry, 8, 2013, 29.
• Shariati, N. Parto, E. Bozorgzadeh, P. Zanjanchi, S. Rahnama, Journal of the Iranian Chemical Society, 25, 2020, 1.
• Toutounchi, S. Shariati, K. Mahanpoor, Aplied Organometallic chemistry, 33, 2019, 5046.
• Sojoudi, S. Shariati, M. Khabazipour, Analytical and Bioanalytical Chemistry Research, 3, 2016, 287.
• Shariati, M. Khabazipour, F. Safa, Journal of Porous Materials, 24, 2017, 129.
• شهاب شریعتی، کامل بخشی‌پور، سارا رهنما، نگار هاشمی‌فرد، "سنتز نانوکامپوزیت مزوپور مغناطیسی سیلیکاتی کیت-6 عامل‌دار شده با گروه آمن برای حذف رنگ راکتیو زرد از محلول‌های آبی"، مجله شیمی کاربردی، شماره 52، 1398، 364-353.
• Zhao, Y. Shi, T. Wang, Y. Cai, G. Jiang, Journal of Chromatography A, 1188, 2008, 140.
• Langmuir, Journal of the American Chemical Society, 40, 1918, 1361.
• Freundlich, Zeitschrift für Physikalische Chemie, 57, 1907, 385.
• Keshvardoostchokami, S. Babaei, F. Piri, International Journal of Biological Macromolecules, 101, 2017, 922.
• Rezaei, E. Dehghanifard, A. Mohseni-Bandpi, L. Rezaei, A. Esrafili, B. Kakavandi, A. Azari, Desalination and Water Treatment, 57, 2015, 16445.
• Wang, J. Lin, Z. Chen, M. Megharaj, R. Naidu, Journal of Cleaner Production, 83, 2014, 413.
• Pourzamani, N. Mengelizadeh, M. Jalili, Z. Moosavian, Journal of Environmental Health and Sustainable Development, 2, 2017, 187.
• R. Kamaraj, A. Pandiarajan, S. Jayakiruba, Journal of Molecular Liquids, 2016, 215, 204.