سنتز نانو ذرات اکسید آهن هماتیت با سطح اصلاحی جدید برای حذف سرب از محلول‌های آبی

امروزه پراکندگی وسیع آلاینده‌های مختلف نظیر فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو در آبهای سطحی و زیرزمینی، به‌عنوان یک بحران جهانی مطرح است. پژوهش‌های مختلف نشان داده است که نانو ذرات اکسید آهن هماتیت توانایی مطلوبی در حذف آلاینده‌ها دارد. در این پژوهش، نانو ذرات اکسید آهن هماتیت α-Fe2O3 با سطح اصلاحی جدید با استفاده از کلریدفریک شش آبه (FeCl3.6H2O) و سورفکتانت اسید اولئیک (C₁₈H₃₄O₂) تحت شرایط هیدروترمال در دمای 250 درجه سلسیوس تولید شد و نتایج آنالیزهای ساختاری XRD، FT-IR،SEM ، TEM و BET تصریح کرد که بیشتر از 90 درصد این نانوذرات متشکل از نانو میله‌هایی هستند (قطر 60-30 نانومتر و طول 700-400 نانومتر) که در میان آنها نانو ذرات فلسی شکل شش وجهی نامنظم با ضخامت متوسط 100-40 نانومتر به‌صورت پراکنده توزیع شده‌اند. از طرفی عوامل مؤثر بر جذب Pb2+ توسط نانو ذرات سنتز شده α-Fe2O3، اعم از pH، غلظت آلاینده، غلظت نانو جاذب و زمان تماس، به‌صورت ناپیوسته و تحت شرایط مشخص دمایی Cْ1±25 و اختلاط 120 دور در دقیقه مورد بررسی قرار گرفتند و شرایط بهینه جذب به‌دست آمد. با افزایش مقدار pH همواره راندمان حذف سرب از محلول آبی افزایش یافت و در مقادیر بالای 7 با توجه به تشکیل رسوب‌های هیدروکسیدی مزاحم، مقدار pH بهینه جذب، حدود 5/6 به دست آمد. از طرفی داده‌های تعادلی به‌دست آمده از پژوهش نشان داد که ایزوترم مناسب برای توصیف روند جذب کاتیون‌های Pb2+ بر روی نانو ذرات α-Fe2O3 سنتز شده، مدل دوبعدی لانگمیر است که دارای ظرفیت جذب حداکثری  11 میلی‌گرم در گرم می‌باشد. براین اساس بالاترین راندمان حذف Pb2+ در شرایط بهینه جذب 44/99 درصد گزارش شد و مساحت سطح نسبتاً بالای نانو ذرات هماتیت سنتز شده جدید (29/31 مترمربع بر گرم) نیز نشان داد که این نانو ساختارها توانایی بالایی در حذف کاتیون‌های فلزی سرب (Pb2+)  از بستر محلول‌های آبی دارند. از نظر سینتیکی نیز برازش مدل‌های سینتیکی مختلف جذب بر داده‌های حاصل از پژوهش ثابت کرد که کاتیون‌های Pb2+ با مدل شبه درجه دوم هو همپوشانی مطلوبی دارد و عملاً امکان مدلاسیون فرایند با این مدل سینتیکی خطی وجود دارد. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که نانوذراتα-Fe2O3 سنتز شده جدید عملاً نانو جاذب‌هایی کارآمد و توانمند در حذف سرب به‌عنوان فلزی سنگین، از محلول‌های آبی هستند.