تغییرات مزوپور نانوذرات مغناطیسی سیلیس توسط ۳-aminopropyltriethoxysilane
چکیده
نانوذرات مغناطیسی سیلیکا (S-MNPs) به عنوان هسته در مزوپور پوسته سیلیکا با استفاده از cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) به عنوان یک سورفاکتانت ، قرار گرفتند (جا سازی شده اند). سپس مزوپور نانوذرات مغناطیسی حاصل (M-S-MNPs) با 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) تغییر یافت (اصلاح شده اند)که به عنوان عامل اتصال در حلال عاری از آب است. APTES پیوند یافته با مزوپور نانوذرات مغناطیسی سیلیکا (A-M-SMNPs) به وسیله روشهای XRD، اسپکتروسکوپی FTIR، EDX, TEM، تجزیه و تحلیل عناصر و روش TGA/DTA مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که A-M-S-MNPs حاصل از نظر ظاهری تقریباً کروی و دارای 25 نانومتر ضخامت مزوپور پوسته سیلیسی است. رفتار جذب نانو کامپوزیت در حذف یون Cr(VI) با غلظتهای 20، 30 و 50 میلی گرم/لیتر در سطح pH بهینه 2 مورد آزمایش قرار گرفت. داده¬های سینتیکی جذب با استفاده از کینتیکهای pseudo-second-order و معادلات انتشاری درون ذره ای مدلسازی شدند. نتایج حاصل از مدل انتشاری درون ذره ای نشان داد که مکانیزمهای جذبی در غلظتهای پایین و بالای یون Cr(VI) متفاوت هستند. بر اساس پارامترهای ایزوترم لانگمویر، حداکثر ظرفیت جذب (qm) در A-M-SMNP زمانی افزایش یافت که دما از 298 به 318 کلوین افزایش می یابد. برای درک بهتر مکانیزم جذب، روشهای مکانیکی کوآنتومی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که واکنشهای پیوند الکتروستاتیکی و هیدروژنی بین سطح گروههای عاملی و یونهای HCrO 4 نقش مهمی در فرایند جذب دارد. جداسازی ساده محلول آبی توسط یک میدان مغناطیسی خارجی، جذب سریع، تولید مجدد و تجدید پذیر A-M-S-MNPها نکته قابل توجه و یک جاذب موثر برای حذف یونهای Cr(VI) وده است.
1. مقدمه
در سالهای اخیر، تخلیه فاضلابهای صنعتی حاوی یونهای فلزات سنگین به طبیعت یکی از مهمترین موضوعات زیست محیطی بوده که ناشی از اثرات نامطلوب این یونها بر اکوسیستم و سلامت انسان است. در میان یونهای فلزات سنگین Cr(VI) با دارا بودن طیف وسیعی از کاربردها در صنایع مختلف مانند آبکاری صفحات فلزی، رنگرزی چرم و صنایع رنگ بیشتر مورد توجه قرار گرفته است (1، 2). بسته به شرایط pH و اکسید و احیا، کروم عمدتاً در دو حالت اکسیده شده Cr(VI) و Cr(III) در محلولهای آبی یافت می شود (3). Cr(VI) دارای قابلیت تحرک و انحلال پذذیری بیشتری نسبت به سایر گونه ها است. Cr(III) به عنوان عنصر ضروری برای کنترل گلوکز، لیپید و متابولیسم پروتئین در بدن انسان و حیوانات در نظر گرفته می شود. از آنجا که Cr(VI) به دلیل ویژگیهای سمی بودن، جهش زایی و سرطانزایی برای موجودات زنده بسیار خطرناک است (4.5). بنابراین حذف موثر Cr(VI) از فاضلاب یک موضوع بسیار مهم است. روشهای مختلفی برای حذف Cr(VI) از محلولهای آبی مورد استفاده قرار گرفتند که شامل تبادل یونی، بارش، اسمز معکوس و فرآیندهای غشایی هستند. این روشها دارای اشکالات عمده ای هستند که شامل حذف ناکامل فلزات، نیازمندی به انرژی یا معرف زیاد و تولید لجن سمس یا ضایعات ثانویه (6.7) بنابراین فرایند جذب به عنوان یک روش موثر و کم هزینه می تواند برای پاکسازی فاضلابهای حاوی فلزات سنگین مورد استفاده قرار گیرد (8.9).
abstract
Silica magnetite nanoparticles (S-MNPs) as core were embedded in mesoporous silica shells by using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant. Then, the resultant mesoporous silicamagnetite nanoparticles (M-S-MNPs) were modified with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) as a coupling agent in dry hexane solvent. APTES-grafted mesoporous silica magnetite nanoparticles (A-M-SMNPs) were characterized by XRD, FTIR spectroscopy, EDX, TEM, elemental analysis, TGA/DTA technique. Results demonstrate that the obtained A-M-S-MNPs were nearly spherical in shape with 25 nm thick mesoporous silica shell. The adsorption behavior of the nanocomposite was examined in removing of Cr(VI) ion with concentrations 20, 30 and 50 mg/L at optimum pH level of 2. In this study a pH swing adsorption was observed too. The adsorption kinetic data were modeled using pseudo-second-order kinetics and intraparticle diffusion equations. The obtained results for intraparticle diffusion model show that the adsorption mechanisms are different in low and in high concentrations of Cr(VI) ion. According to the parameters of the Langmuir isotherm, the maximum adsorption capacity (qm) of A-M-SMNPs for Cr(VI) increases as the temperature rises from 298 to 318 K. For better understanding of adsorption mechanism, quantum mechanical methods were applied. The results indicate that the electrostatic and hydrogen bond interactions between surface functional groups and HCrO 4 ions have an important role in adsorption process. The easy separation from aqueous solution by an external magnetic field, rapid adsorption, regeneration, and reusability of A-M-S-MNPs are interesting points as an effective adsorbent for the removal of Cr(VI) ions.
1. Introduction
In recent years, discharge of industrial wastewater containing heavy metal ions in nature has become one of the main environmental subjects due to the adverse effects of these ions on ecosystem and human health. Among the heavy metal ions, Cr(VI) with its wide application in different industries such as electroplating, leather tanning, and pigment industry has been extremely considered [1,2]. Depending on pH and redox conditions, chromium exists generally in two oxidation states Cr(VI) and Cr(III) in the aqueous solutions [3]. Cr(VI) has more mobility and solubility than another specie. Cr(III) is considered as a necessary element for controlling of glucose, lipid and protein metabolism in the human and animal body. While Cr(VI) is very dangerous to living organism due to its toxicity, mutagenic and carcinogenic properties [4,5]. Therefore, efficient removal of Cr(VI) from wastewaters is an important issue. Various treatment techniques have been used for the removal Cr(VI) from aqueous solutions such as ion exchange, precipitation, reverse osmosis and membrane processes. These methods have major drawbacks including incomplete metal removal, high reagents or energy requirements and generation of toxic sludge or secondary waste [6,7]. Therefore, the adsorption process as a high efficiency and low cost method can be used for the treatment of wastewater containing heavy metals [8,9].
چکیده
1. مقدمه
2. نحوه انجام آزمایش
2.1 مواد
2.2. ساخت جاذب
1.2 روشهای شناسایی
2.4. آزمایشات جذبی
2.5 تولید و قابلیت استفاده مجدد
3. نتایج و بحث
3.1. خصوصیات جاذب
3.2. حذف آلاینده ها
3.3. انرژیهای جذبی تئوری
4. نتیجه گیری کلی
abstract
1. Introduction
2. Experimental
2.1. Materials
2.2. Synthesis of adsorbent
2.3. Characterization methods
2.4. Adsorption experiments
2.5. Regeneration and reusability
3. Results and discussion
3.1. Characterization of the adsorbent
3.2. Pollutants removal
3.3. Theoretical adsorption energies
4. Conclusions
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش 222222222
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه