استفاده از ضایع های آهن و سرباره فولاد برای تهیه زیستی نانوذره های آهن صفر ظرفیتی با روکش مغناطیسی

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 5، دوره 15، شماره 4، اسفند 1400، صفحه 52-61   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.688109

نویسندگان

صابر موسی زاده¹؛ شهاب شریعتی^{* 2}؛ محمد یوسفی³؛ سحر بنی یعقوب⁴؛ حسن کفایتی⁵

¹دانشجوی دکتری گروه شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²استاد گروه شیمی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران

³دانشیار گروه شیمی، دانشکده شیمی دارویی، علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

⁴استادیار گروه شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

⁵دانشیار گروه شیمی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران.

چکیده

       در پژوهش حاضر، یون‌های آهن با روش هضم شیمیایی از ضایع ­های آهن و سرباره فولاد تهیه شدند. و نانوذره­ های آهن صفر ظرفیتی (nZVI) از کاهش یون‌های آهن به ­دست_­آمده با عصاره گیاه کاملیا سیننسیس (چای) تهیه و با روکش مغناطیسی (Fe₃O₄) پوشش داده شدند. برای این منظور، عصاره برگ گیاه کاملیا سیننسیس با به­ کارگیری امواج ریزموج، به ­عنوان روشی دوست‌دار محیطزیست، استخراج و به ­عنوان کاهنده برای تهیه nZVI استفاده شد. در ادامه پوشش مگنتیت برای ایجاد ویژگی مغناطیسی بر هسته آهن صفر ظرفیتی نشانده شد. ویژگی و ریخت ­شناسی نانوذره­ های مغناطیسی تهیه­ شده با روش‌های پراش پرتو X (XRD)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) و طیف ­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) بررسی شد. مساحت سطح ویژه و قدرت مغناطیسی نانوذره ­ها به ترتیب با هم­ دمای جذب و واجذب (BET) و مغناطیس‌سنجی نمونه ارتعاشی (VSM) به ترتیب در حد m²g^-1 3_/6 و emu g^-1 6_/5 تعیین شد. نتیجه­ ها تشکیل Fe₃O₄ را بر هسته نانوذره­ های آهن صفر ظرفیتی تایید کرد. میانگین قطر ذره­ های تهیه­ شده حدود 20 نانومتر به ­دست ­آمد. استفاده از منابع ضایع ­ها و سرباره و کاربرد عصاره گیاه به­ عنوان کاهنده، روش پیشنهادی را به ­عنوان روشی سبز و اقتصادی برای تهیه نانوساختار هسته-پوسته نانوذره ­های آهن صفر ظرفیتی با پوشش Fe₃O₄ معرفی
می­ کند.

کلیدواژه‌ها

نانوذره های آهن صفر ظرفیتی؛ کاملیا سیننسیس؛ پلی‌فنل؛ سرباره فولاد

مراجع

[1] Huang, G.; Xiao, Z.; Zhen, W.; Fan, Y.; Zeng, C.; Li, C.; Water Res. 175, 115684, 2020.

[2] Moslehyani, A.; Ismail, A.F.; Matsuura, T.; Rahman, M.A.; Goh, P.S.; "Membrane Separation Principles and Applications", Elsevier,  USA, 85-110, 2019.

[3] Miklos, D.B.; Remy, C.; Jekel, M.; Linden, K.G.; Drewes, J.E.; Hübner, U.; Water Res. 139, 118-31, 2018.

[4] Santhosh, C.; Velmurugan, V.; Jacob, G.; Jeong, S.; Grace, A.N.; Bhatnagar, A.; Chem. Eng. J. 306, 1116-37, 2016.

[5] Dąbrowski, A.; Adv. Colloid Interface Sci. 93, 135-224, 2001.

[6] Mohammed, A.; Isra’a S.; Environ. Technol. Innov. 10, 162-74, 2018.

[7] Chu, X.; Hou, Y.; " Magnetic Nanomaterials - Fundamentals, Synthesis and Applications", John Wiley & Sons, USA, 2017.

[8] Hasany, F.; Ahmed, I.; Jose, R.; Rehman, A.; J. Nanosci. Nanotechnol. 1(1), 1-11, 2011.

[9] Majidi, S.; Zeinali, F.; Farkhani, S.; Soleymani, M.; Akbarzadeh, A.; Artife Cell Nanomed. B 44, 722-34, 2016.

[10] Ken, DS.; Sinha, A.; Environ. Nanotechnol. Monit. Manag. 14, 100344, 2020.

[11] Stefaniuk, M.; Oleszczuk, P.; Ok, Y.; Chem. Eng. J. 287, 618-32, 2016.

[12] Thomas, C.; Rosales, J.; Polanco, J.; Agrela, F.; "New Trends in Eco-efficient and Recycled Concrete", Woodhead Publishing,  UK, 169-90, 2019.

[13] Asi, I.; Qasrawi, H.; Shalabi, F.; J. Civ. Eng. 34, 902-11, 2007.

[14] Machado, S.; Pinto, S,; Grosso, JP.; Nouws, H.; Albergaria, J.; Delerue-Matos, C.; Sci. Total Environ. 445-446, 1-8, 2013.

[15] Plaza, M.; Domínguez-Rodríguez, G.; Castro-Puyana, M.; Marina, M.; "Polyphenols: Properties, Recovery, and Applications", Woodhead Publishing, UK, 177-232, 2018.

[16] Raftani Amiri Z.; Maddah, P.; J. Food Res., 25(3), 419-426, 2015.

[17] Astill, C.; Birch, M.; Dacombe, C.; Humphrey, P.; Martin, P.; Journal of Agricultural and Food Chemistry 49, 5340-7, 2001.

[18] Bucić-Kojić, A.; Planinić, M.; Tomas, S.; Bilić, M.; Velić, D.; Journal of Food Engineering 81, 236-42, 2007.

[19] Babu, B.; Rastogi, N.K.; Raghavarao, K.; Chemical Engineering and Processing 47, 83-9, 2008.

[20] Khan, M.; Abert-Vian, M.; Fabiano-Tixier, A.; Dangles, O.; Chemat, F.; Food Chem.119, 851-8, 2010.

[21] Spigno, G.; Faveri, D.; Journal of Food Engineering 93, 210-7, 2009.

[22] Alonso-Salces, R.; Korta, E.; Barranco, A.; Berrueta, L.; Gallo, B.; Vicente, F.; J Chromatogr A. 933, 37-43, 2001.

[23] Fiori, L.; de Faveri, D.; Casazza, A.; Perego, P.; CyTA-J. Food 7, 163-71, 2009.

[24] Zderic, A.; Zondervan, E.; Chem. Eng. Res. Des. 109, 586-92, 2016.

[25] Rofigari Haghighat, S.; Sabori Helestani, S.; Cheraghi, K.; Shokrgozar, S.A.T.; Journal of water and soil science; 13(47), 437-442, 2009.

[26] Li, D.; Jiang, J.; Int. J. Food Sci. Nutr. 61,837-45, 2010.

[27] Veerabhadraswamy, M.; Devaraj, T.; Jayanna, B.; Anal. Chem. Lett. 8, 757-68, 2018.

[28] Gottimukkala, K.; Harika, R.; Zamare, D.; J. Nanomed Biother. Discov. 7, 151, 2017.

[29] Mystrioti, C.; Sparis, D.; Papasiopi, N.; Xenidis, A.; Dermatas, D.; Chrysochoou, M.; Bulletin of environmental Contamination and Toxicology. 94, 302-7, 2015.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[30] Liu, A.; Liu, J.; Han, J.; Zhang, W-x.; J. Hazard Mater. 322, 129-35, 2017.

[31] Loh, K.S.; Yook Heng, L.; Musa, A.; Salmah, A.; Ishak, Z.; Sensors. 8, 2008.

[32] Shahwan, T.; Abu Sirriah, S.; Nairat, M.; Boyacı, E.; Eroğlu, A.E.; Scott, T.B.; Chem. Eng. J. 172, 258-66, 2011.

[33] Chang, P.; Yu, J.; Ma, X.; Anderson, D.; Carbohydr. Polym. 83, 640-4, 2011.

[34] Huang, L.; Luo, F.; Chen, Z.; Megharaj, M.; Naidu, R.; Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 137, 154-9, 2015.

[35] Lowell, S.; Shields, J.E.; Thomas, M.A.; Thommes, M.; "Characterization of Porous Solids and Powders: Surface area, Pore size and Density", Springer Science & Business Media, Dordrecht, 2012.

[36] Sing, K.S.; Williams, R.T.; Adsorption Science & Technology 22, 773-82, 2004.

[37] Singh, R.; Misra, V.; Singh, R.P.; J. Nanopart. Res. 13.4063-73, 2011.

[38] Ma, M.; Zhang, Y.; Yu, W.; Shen, H.; Zhang, H.; Gu, N.;  Cclloid Surface. A 212, 219-26, 2003.

[39] Aharoni, A.; Jakubovics J.; Philos. Mag. B 24, 1892-4, 1988.

[40] Nnadozie, E.C.; Ajibade, P.A.; Mater Lett. 263, 127145, 2020.

[41] Izadi, M.; Shahrabi, T.; Ramezanzadeh, B.; J. Ind. Eng. Chem. 57, 263-74, 2018.