تعیین شرایط بهینه برای جذب توریم بر نانوذرات ابرپارامغناطیسی منیتیت اصلاح‌شده، با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 9، دوره 10، شماره 3، آذر 1395، صفحه 83-96   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

محمد کریمی^{* 1}؛ سعید علمدار میلانی²؛ حسین ابوالقاسمی³

¹کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

²دانشیار مهندسی شیمی ، پژوهشکده ی چرخه ی سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران

³دانشیار مهندسی شیمی ، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

نانوجاذب منیتیت/آمینوپروپیل ‌تری‌اتوکسی ‌سیلان/گلوتار‌ آلدئید (APTES/GA/Fe3O4) سنتز و کاربرد آن در جذب یون های توریم (IV) از محلول‌های آبی در روش ناپیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت. نانوذرات منیتیت ابتدا با روش هم‌رسوبی و با قطر متوسط 20 نانومتر سنتز و پس از پوشش با آمینوپروپیل ‌تری‌اتوکسی‌ سیلان (APTES)، با گلوتار‌ آلدئید (GA) اصلاح شدند. از روش سطح پاسخ و طرح باکس- بنکن برای بررسی تأثیر عامل هایی چون  pH (1تا 5)، غلظت اولیه ی محلول توریم (IV) (50 تا 300 میلی گرم بر لیتر) و مقدار جاذب (1تا 5 گرم برلیتر) بر فرایند جذب توریم (IV) از محلول های آبی و هم چنین بهینه‌سازی آن بهره گرفته شد. تحلیل واریانس نشان داد که عامل های مقدار جاذب، غلظت اولیه ی محلول توریم (IV)، pH اولیه ی محلول، به ترتیب، مؤثرترین عامل ها بر جذب توریم بودند. نتایج نشان داد که بیش ترین میزان جذب (q) در pH برابر با 5/4، غلظت اولیه ی 250 میلی‌گرم بر لیتر محلول توریم و مقدار جاذب 1 گرم بر لیتر در مدت زمان 90 دقیقه برابر 23/107 میلی گرم بر گرم بود. هم چنین عامل های ترمودینامیکی (ΔHo،ΔSo،ΔGo) نشان دادند که جذب سطحی توریم درگستره ی دمایی 25 تا 45 درجه‌ی سانتی‌گراد دارای ساز و کار فیزیکی، خودبه خودی و گرمازاست.

کلیدواژه‌ها

جذب توریم؛ نانو جاذب منیتیت/3-آمینو پروپیل‌ تری ‌اتوکسی ‌سیلان/گلوتارآلدئید؛ روش سطح پاسخ؛ طرح باکس-بنکن

مراجع

[1] Fujita,M.;Ide,Y.;Sato,D.;Kench,P. S.;Kuwahara,Y.;Yokoki,H.;Kayanne, H.;Chemosphere, 95, 628-634, 2014.
[2] Anirudhan, T. S.;Rijith, S.;Tharun, A. R.;Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.,368, 13-22,2010.
[3] Ahluwalia, S. S.;Goyal, D.;Bioresource Technology,98, 2243-2257, 2007.
[4] Mellah,A.;Chegrouche,S.;Barkat, M.;Journal of Colloid and Interface Science, 296, 434-441, 2007.
[5] Kang,K. C.;Kim,S. S.;Choi,J. W.;Kwon, S. H.;Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 14, 131-135, 2008.
[6] Alyüz,B.;Veli, S.;Journal of Hazardous Materials,167, 482-488, 2009.
[7] Guo,X.;Zhang,S.;Shan,X.-q.;Journal of Hazardous Materials, 151, 134-142, 2008.
[8] Park,D.;Yun,Y.-S.;Park, J.;Biotechnology and Bioprocess Engineering, 15, 86-102, 2010.
[9] Ambashta,R. D.;Sillanpää, M.;Journal of Hazardous Materials,180, 38-49, 2010.
[10] Feng,Z.;Zhu,S.;Martins de Godoi D. R..;Samia,A. C. S.;Scherson, D.;Analytical Chemistry, 84, 3764-3770, 2012.
[11] Karatapanis,A. E.;Petrakis,D. E.;Stalikas, C. D.;Analytica Chimica Acta,726, 22-27, 2012.
[12] Wu,L.;Ye,Y.;Liu,F.;Tan,C.;Liu,H.;Wang,S.;Wang, J.;,Yi, W.; Wu, W.;Applied Clay Science,83–84, 405-414, 2013.
[13] Nassar, N. N.;Journal of Hazardous Materials,184, 538-546, 2010.
[14] Jing. F.;Zong, S.; Gui, B.;Environ. Sci. Technol.42, 6949–6954, 2008.
[15] Bezerra,M. A.;Santelli,R. E.;Oliveira,E. P.;Villar,L. S.;Escaleira, L. A.;Talanta, 76, 965-977, 2008.
[16] Maity, D.; Agrawal, D. C.;Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 308, 46-55, 2007.
[17] Parks,G. S.;Kelley, K. K.;The Journal of Physical Chemistry,30, 47-55, 1925.
[18] Chastellain,M.;Petri,A.;Hofmann, H.;Journal of Colloid and Interface Science,278, 353-360, 2004.
[19] Guifen,Y.;Xiaobin,Z.;Fu,L.;Jipeng,C.;Yuhong,M.;Huai, Z.;NEMS '06. 1st IEEE International Conference on, 649-652, 2006.
[20] Aydın,M.;Ünal,B.;Esat,B.;Baykal,A.;Karaoğlu,E.;Toprak,M. S.;Sözeri, H.;Journal of Alloys and Compounds,514, 45-53,2012.
[21] Deligöz,H.;Baykal,A.;Şenel,M.;Sözeri,H.;Karaoğlu,E.;Toprak, M. S.;Synthetic Metals,162, 590-597, 2012.
[22] Bini,R. A.;Marques,R. F. C.;Santos,F. J.;Chaker,J. A.;Jafelicci, M.;Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 324, 534-539, 2012.
[23] Guang-She,L.;Li-Ping,L.;Smith Jr,R. L.;Inomata,H.;Journal of Molecular Structure,560, 87-93, 2001.
[24] White,L. D.;Tripp, C. P.;Journal of Colloid and Interface Science,232, 400-407, 2000.
[25] Tan, G.;Zhang,L.;Ning,C.;Liu,X.;Liao, J.;Thin Solid Films,519, 4997-5001, 2011.
[26] Ozmen,M.;Can,K.;Akin,I.;Arslan,G.;Tor,A.;Cengeloglu,Y.;Ersoz, M.;Journal of Hazardous Materials, 171, 594-600, 2009.
[27] Corzo,O.;Bracho,N.;Vásquez,A.;Pereira, A.;Journal of Food Engineering,85, 372-380, 2008.
[28] Ravikumar,K.;Krishnan,S.;Ramalingam,S.;Balu, K.;Dyes and Pigments,72, 66-74, 2007.
[29] Myers, R. H.; Montgomery,D. C.; Anderson, C. M.; Anderson, 3rd Edition, Wiley Pub Inc, New York.,13-73, 2009.
[30] Atlas of Eh-pH diagrams intercomparison of thermodynamic databases, Geological Survey of Japan Open File Report No. 419, 2005.
[31] Saxena,S.;Prasad,M.;D'Souza, S. F.;Industrial &Engineering Chemistry Research,45, 9122-9128, 2006.
[32] Liao,X.-p.;Shi, B.;Environmental Science & Technology,39, 4628-4632, 2005.
[33] Borowiak-Resterna, A.; Cierpiszewski, R.;Journal of Hazardous Materials, 179,828–833,2010.
[34] Baybaş, D.;Ulusoy, U.;Applied Clay Science, 51, 138–146, 2011.
[35] Kaygun, A.K.;Akyil, S.;Journal of Hazardous Materials, 147, 357–362,2007.
[36] Ozay, O.;Ekici, S.; Aktas, N.; Sahiner, N.;Journal of Environmental Management. 92,3121-3129, 2011.