سنتز نانوذرات اکسید آهن و نانوکامپوزیت آن برای حذف آرسنیک از آب

در این پژوهش، نانو ذرات آهن(iii) اکسید (fe2o3) و نانو کامپوزیت آن با پلی آنیلین ( (pani/fe2o3و خاک اره (sd/fe2o3) و همچنین نانوذرات اکسید مختلط منگنز (ii) اکسید با آهن (iii) اکسید (mnfe2o4) به روش رسوبی و همرسوبی سنتز شده، سپس برای حذف یون های آرسنیک (iii) از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ پویشی الکترونی (sem) و آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) نشان می دهد که جاذب های سنتزی شامل نانوذرات خالص با اندازه ذرات کمتر از 100 نانومتر می باشند. در سیستم ناپیوسته، اثر پارامترهای تجربی مختلف نظیر ph، وزن جاذب، غلظت اولیه، زمان تماس و دما برای دستیابی به شرایط بهینه حذف آرسنیک (iii) به وسیله جاذب های تهیه شده، مورد مطالعه قرار گرفت. سینتیک و ترمودینامیک جذب برای دستیابی به ماهیت و مکانیزم جذب مورد مطالعه قرار گرفت. ارزیابی داده های تجربی نشان داده است که فرآیند جذب به خوبی از ایزوترم لانگمویر و مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم پیروی می کنند. بنابراین جذب در سطح آنها بصورت تک لایه ای است. ماکزیمم ظرفیت جذب تک لایه آرسنیک برای جاذب های بکار گرفته شده شامل fe2o3، sd/fe2o3، pani/fe2o3 و mnfe2o4بر اساس ایزوترم جذب لانگمویر، به ترتیب 33/83، 50/62، 0/100 و mg g-1 125 بدست آمد. جاذب های تهیه شده در مدت زمان تماس کوتاهتری نسبت به سایر جاذب ها، از ظرفیت جذب به مراتب بالاتری برخوردارند. بررسی زمان تماس نشان داد که برای تمامی جاذب ها در زمان کوتاهی تعادل جذب برقرار می شود. میزان جذب آرسنیک (iii) با افزایش دما در مورد همه جاذب ها بغیر از جاذب mnfe2o4 کاهش یافت. فرآیند جذب آرسنیک (iii) بر روی این جاذب گرماگیر است. پارامترهای ترمودینامیکی بدست آمده نشان دادند که فرآیند جذب آرسنیک (iii) روی جاذب ها خود به خودی بوده و تغییرات آنتالپی و آنتروپی آنها منفی است که همین عامل موجب می شود که در دماهای پایین فرآیند خود به خودی تر باشد. در جاذب های سنتزی، مکانیزم پیشنهادی فرآیند جذب براساس تشکیل کمپلکس گونه های آرسنیک با گروه های هیدروکسیل سطح جاذب ها می باشد. از جاذب sd/fe2o3 برای مطالعات ستونی حذف آرسنیک (iii) استفاده گردید و اثر برخی متغیرهای مهم نظیر ph، وزن جاذب یا ارتفاع بستر، سرعت جریان و غلظت محلول ورودی بر روی میزان جذب آرسنیک مطالعه شد. مدل های سینتیکی توماس و آدامس-بوهارت برای تفسیر منحنی های تجربی شکست برای تعیین کارآیی جاذب بکارگرفته شد. براساس نتایج بدست آمده، جذب سطحی یون های آرسنیک(iii) در ستون شامل بستر ثابت sd/fe2o3از مدل سینتیکی توماس تبعیت بهتری نشان داده است. در بررسی های واجذب نیز مشخص گردید که احیاء جاذب اشباع شده با راندمان بالایی امکانپذیر است، بطوریکه بیش از %90 آرسنیک جذب شده را می توان براحتی با استفاده از محلول رقیق سود m)01/0( از جاذب استفاده شده خارج نمود و ستون بازیابی شده را مجددا وارد چرخه جذب نمود.