کینتیک احیای نیترات به وسیله نانو ذرات آهن صفر تثبیت شده بر شن

یون نیترات از جمله آلاینده های مهم آبهای زیر زمینی و سطحی در بسیاری از مناطق جهان است. منبع افزایش نیترات به منابع آب و خاک فعالیت های کشاورزی، دامپروری و صنعتی است. در ایران مصرف بیش از حد نیاز گیاه از کودهای نیتروژندار علت اصلی افزایش غلظت نیترات در خاک، آب و گیاه است. استفاده از نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی تکنیک مقرون به صرفه ای با کاربری آسان به منظور رفع انواع آلاینده ها از جمله نیترات از محیط زیست است. در این تحقیق، کینتیک احیای نیترات توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی تثبیت شده روی کوارتز مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، روند تغییر درeh ، ph، و غلظت یون نیترات در سوسپانسیون هایی با phهای اولیه 2، 4، و 6 و غلظت های 0، 50، و 150 میلی گرم در لیتر نیترات بررسی گردید. علاوه بر این، کاربرد مجدد نانو ذرات بازیابی شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در شرایط آزمایش شده، تقریبا 100% نیترات به وسیله نانو ذرات آهن احیا می شود. بررسی کینتیک تغییرات ph نشان داد که واکنش نانو ذرات آهن با آب و یا محلول نیترات موجب افزایش سریع ph اولیه محلول می شود، سپس با گذشت زمان، ph محلول کاهش می یابد و در نهایت به مقدار ثابتی می رسد. در مقابل، بررسی کینتیکی مقدار eh نشان داد که در آغاز احیای نیترات توسط نانو ذرات آهن به دلیل اکسید شدن آهن صفر ظرفیتی، eh سوسپانسیون شدیدا کاهش می یابد. سپس، سرعت تغییرات eh کاهش می یابد و پس از آن شروع به افزایش می کند. در نهایت میزان eh محلول به مقدار ثابتی می رسد. داده های آزمایشی نشان داد که نانو ذرات آهن، علاوه بر احیای نیترات آب را نیز بشدت احیا می کنند. برآورد میزان ظرفیت نانو ذرات آهن برای احیای نیترات در دو سطح غلظتی 50 و 100 میلی گرم در لیتر نیترات نشان داد که تقریبا 57/0 میلی مول نیترات به ازای یک میلی مول آهن احیا می شود. داده های حاصل از احیای مجدد نانو ذرات اکسید شده و کاربرد مجدد آن ها نشان داد که نانو ذرات بازیابی شده به خوبی نانو ذرات اولیه توانایی احیای نیترات را دارند. اگر چه انحلال نانو ذرات و هماوری آنها ممکن است ظرفیت احیا کنندگی آنها را کمی کاهش دهد. کلمات کلیدی: نانو ذرات آهن، نیترات، آلاینده، آب زیرزمینی، احیاء، ph، eh