مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

نانوذرات Fe3O4@SiO2 عامل‌دار شده با مولکول‌های گلوکزآمین به عنوان یک جاذب مغناطیسی مؤثر و قابل بازیافت به منظور حذف Zn2+

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه پژوهشی شیمی و فرایند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
2 گروه پژوهشی شیمی و فرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
3 آزمایشگاه شیمی پلیمر، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران
4 پژوهشگاه نیرو، گروه شیمی و فرایند
10.22034/ijche.2024.471103.1435
چکیده
در پژوهش حاضر با بکارگیری روش‌های هم‌رسوبی و اشتوبر نانوذرات Fe3O4@SiO2 سنتز شدند و پس از عامل‌دار شدن با مولکول‌های سیانوریک کلرید و گلوکزآمین به عنوان یک جاذب مؤثر در حذف یون‌های Zn2+ مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. بررسی ساختاری، ریخت‌شناسی (شکل ظاهری) و اندازه ذرات جاذب سنتزی با استفاده از آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، توزیع اندازه ذرات (DLS)، آنالیز توزین حرارتی (TGA)، پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی (VSM) انجام گرفت. سپس بهینه‌سازی دوز جاذب، مدت زمان تماس و pH محلول انجام گرفت که نتایج نشان‌دهنده آن است که هنگامی که فرایند جذبی در حضور mg20 جاذب، 7=pH در mL60 محلول (غلظت اولیه mmol/L 0.55) و در زمان تماس min16 انجام می‌گیرد منجر به جذب ماکزیمم یون‌های Zn2+ (93%) از محلول خواهد شد. همچنین تأثیر pHبر میزان جذب در دامنه 8-3 نشان می‌دهد که با افزایش میزان pH مقدار جذب یون‌های Zn2+ افزایش می‌یابد و ماکزیمم عملکرد جذبی در شرایط با 7=pH مشاهده شد. همچنین، واجذب یون‌های Zn2+ با بکارگیری محلول (mmol/L 0.1) HCl انجام گرفت که قابلیت بازیافت و استفاده مجدد جاذب در فرآیندهای متوالی جذب-واجذب (8 مرتبه) را بدون کاهش جدی در فعالیت جذبی فراهم می‌سازد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Fe3O4@SiO2 nanoparticles functionalized with glucosamine molecules as an effective and recyclable magnetic adsorbent to remove Zn2+

نویسندگان English

Majid Ghahraman Afshar 1
Mohsen Esmaeilpour 2
Milad Kazemnejadi 3
Abbas Yousefpour 4
1 Assistant Professor, Chemistry and Process Research Department, Niroo Research Institute (NRI), Tehran, Iran
2 Chemical and Process Engineering Department, Niroo Research Institute, Tehran, Iran
3 Polymer Chemistry Lab, Chemistry Department, Faculty of Sciences, Golestan University, Gorgan, Iran
4 Niroo Research Institute, Department of chemistry and process
چکیده English

In the current research, Fe3O4@SiO2 nanoparticles were synthesized and functionalized with cyanuric chloride and glucosamine molecules as an effective adsorbent in removing Zn2+ ions. These nanoparticles were synthesized by using co-precipitation and Stober synthetic methods. Investigation of the structure, morphology and size of synthetic adsorbent particles were examined using X-ray diffraction (XRD), Thermogravimetric analysis (TGA), Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), Fourier transform infrared spectroscopic (FT-IR), Transmission electron microscopy (TEM), Vibrating sample magnetometer (VSM) and Particle size distribution (DLS). Afterwards, adsorbent dosage, contact time and pH of the solution were optimized in order to obtain the best adsorption capacity. The maximum removal of Zn2+ was obtained with the 60 ml of solution in the presence of 20 mg of adsorbent at pH=7 (initial concentration 0.55 mmol/L) with contact time of 16 minutes. Also, the effect of pH on the adsorption rate in the range of 3-8 shows that with increasing pH, the amount of Zn2+ ions absorption increases and the maximum absorption performance was observed at pH=7. Also, the desorption of Zn2+ ions was done by using HCl solution (0.1 mmol/L), which provides the ability to recycle and reuse the adsorbent in consecutive adsorption-desorption processes (8 times) without serious reduction in adsorption activity.

کلیدواژه‌ها English

Magnetic Nanoparticles
Glucosamine
Adsorption
Zinc ion
Recovery Capability