نانوذرات مغناطیسی آهن اکسید با پوشش سیلیکای اصلاح شده با مولکول های آلی: سنتز، شناسایی و کاربرد در حذف، جداسازی و تغلیظ فلزات سنگین

چکیده: نانوذرات هسته-پوسته مگنتیت-سیلیکا(fe3o4-sio2) با تلفیق روش همرسوبی و روش سل-ژل سنتز شدند و عملکرد آن ها به عنوان نانوجاذب در حذف یون روی از محلول های آبی مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه نانوذرات هسته-پوسته مگنتیت-سیلیکا با استفاده از 3-آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان آمین دار شدند. این نانوذرات آمین دار شده برای پیش تغلیظ یون سرب قبل از اندازه گیری توسط طیف سنجی جذب اتمی استفاده شدند. نانوذرات هسته-پوسته مگنتیت سیلیکا آمین دار شده به کمک مولکول آلی تیواوره اصلاح شدند. به این ترتیب یک ترکیب جدید هیبریدی معدنی- آلی سنتز شد. این نانوذرات به عنوان یک جاذب برای حذف یون سمی کادمیم از محلول های آبی به کار برده شدند. نانوذرات مغناطیسی مگنتیت اصلاح شده با 2-آمینو-5-مرکاپتو-4،3،1-تیادیازول (amt) سنتز شدند. قابلیت این نانوذرات مگنتیت اصلاح شده با مولکول حاوی اتم های نیتروژن و گوگرد برای استخراج انتخابی یون مس به روش استخراج فاز جامد قبل از اندازه گیری با دستگاه طیف سنج جذب اتمی مورد مطالعه قرار گرفت. خصوصیات این نانوذرات سنتز شده با روش های دستگاهی ft-ir، xrd و tem و آنالیز عنصری بررسی شد. میزان مغناطیسی پذیری نانوذرات توسط مغناطیس سنج با نمونه ارتعاشی اندازه گیری شد. در تمام موارد بالا جذب یون فلزی توسط روش پیمانه ای مورد آزمایش قرار گرفت. اثر ph، غلظت اولیه ی یون فلزی و زمان تماس در عملکرد حذف یون فلزی بررسی شد. داده های تعادلی توسط مدل های ایزوترمی لانگمویر و فرندلیچ آنالیز شدند. در تمام موارد به استثناء جذب یون مس توسط نانوجاذب fe3o4/amt جذب یون فلزی بر نانوجاذب مورد نظر از مدل ایزوترم لانگمویر تبعیت می کند. بیشینه ی ظرفیت جذب برای یون روی، سرب، کادمیم و مس به ترتیب 119، 101، 40 و 360 میلی گرم بر گرم می باشد. همچنین داده های جذب-زمان با استفاده از مدل های سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم آنالیز شدند. در تمام موارد مدل سینتیکی موثر بر جذب یون فلزی مدل سینتیکی شبه درجه دوم می باشد. نانوجاذب به آسانی توسط یک میدان مغناطیسی دائمی از محلول جدا می شود. مطالعات بازیابی با به هدف تعیین پایداری و توانایی استفاده مجدد از نانوجاذب انجام شد. در این روش ها زمان جذب و جداسازی بسیار کوتاه می باشد. نتایج این مطالعات پایداری و توانایی استفاده مجدد از نانوذرات نامبرده را به عنوان جاذب در حذف یون فلزی اثبات نمود. در مواردی که روش استخراج فاز جامد در پیش تغلیظ یون های فلزی به کار رفته است، اثر عوامل مختلف مانند ph محلول، غلظت اولیه یون فلزی، زمان تماس، حجم نمونه، غلظت و حجم محلول شستشو و اثر سایر گونه ها بر استخراج فاز جامد یون فلزی توسط نانوذرات مغناطیسی سنتز شده مطالعه شد. در شرایط بهینه ی استخراج فاز جامد فاکتور تغلیظ، حد تشخیص و انحراف استاندارد نسبی در اندازه-گیری یون سرب به روش استخراج فاز جامد به ترتیب 300، 2/1 میکروگرم بر لیتر و 7/3 درصد برای 50 میکروگرم بر لیتر محاسبه شدند. فاکتور پیش تغلیط برای استخراج به روش استخراج فاز جامد یون مس با روش پیشنهادی 300 می باشد. روش حاضر یک گستره ی خطی در محدوده ی 6/1 تا 60 میکروگرم بر لیتر دارد. روش های پیشنهاد شده به صورت موفقیت آمیزی در اندازه گیری یون فلزی در نمونه های حقیقی به-کاربرده شدند. کلمات کلیدی: نانوذرات مغناطیسی، مگنتیت، مگنتیت-سیلیکا، جذب سطحی، پیش تغلیظ، حذف فلزات سنگین، استخراج فاز جامد، سینتیک جذب، ایزوترم جذب، تیواوره، 2-آمینو-5-مرکاپتو-4،3،1-تیادیازول