استفاده از نانوذرات آهن تثبیت‌شده روی کوارتز برای حذف نیترات در سیستم‌های تعادلی و سیال

آنیون نیترات از آلاینده های مهم آب‌های زیر‌زمینی و سطحی در بسیاری از مناطق جهان است. غلظت زیاد نیترات ممکن است به سیستم‌های تنفسی وگوارشی انسان آسیب رساند، لذا کنترل ورود آن به منابع آب و کاهش غلظت آن در آب آشامیدنی برای حفظ سلامت انسان و همچنین محیط زیست ضروری است. در این تحقیق، اثر تثبیت نانو‌ذرات آهن روی کوارتز و امکان بازیابی و کاربرد مجدد آن‌ها به‌منظور حذف نیترات از محلول‌های آبی مورد بررسی قرار گرفت. بدین‌منظور، نانوذرات آهن به ‌روش شیمیایی ساخته و روی کوارتز تثبیت شد. کارائی نانوذرات آهن برای حذف نیترات در دو سیستم تعادلی و سیال، تابعی از غلظت نیترات و نانوذرات آهن، ارزیابی شد. همچنین، در سیستم سیال امکان بازیابی نانوذرات آهن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در غلظت مناسب نانو‌ذرات، امکان احیای 100% نیترات وجود دارد. تثبیت نانو‌ذرات موجب افزایش بیش از 10 برابری کارایی آنها برای حذف نیترات گردید. برآورد ظرفیت نانو‌ذرات برای احیای نیترات، در دو غلظت 50 و 100 میلی‌گرم در لیتر نیترات، نشان داد که تقریبا 57/0 میلی‌مول نیترات به ازای یک میلی‌مول آهن احیا می‌شود. بررسی احیای نیترات در سیستم سیال نیز نشان داد که واکنش نانو‌ذرات آهن با نیترات بسیار سریع است و لذا امکان استفاده از نانو‌ذرات آهن تثبیت شده در سیستم‌های سیال نظیر آب‌های زیرزمینی وجود دارد. همچنین، بازیابی و استفاده مجدد از نانو‌ذرات آهن نشان داد که ذرات بازیابی شده به‌خوبی نانو‌ذرات اولیه قادر به احیای نیترات هستند، که موجب کاهش هزینه استفاده از این ذرات برای حذف آلاینده‌ها می‌شود.