بررسی حذف فلوراید و کروم از محلول‌های آبی توسط نانو ذرات سیلیس و SBA-15 سنتز شده از اندام گیاه ذرت‌

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده شیمی، گروه شیمی تجزیه، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

2 مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، گروه ایمنی و کنترل کیفیت مواد غذایی، مشهد، ایران

10.22075/chem.2021.21660.1910

چکیده

سیلیس ترکیبی ارزشمند، با کارایی بسیار بالا در زمینه‌های مختلف می‌باشد. مطالعه حاضر با هدف بررسی مکان‌های تجمع سیلیس در گیاه ذرت و تهیه مزوحفره SBA-15 و استفاده از آن در حذف کروم و فلوراید محلول‌های آبی انجام گرفت. در ابتدا نانو سیلیس و سپس نانوذرات SBA-15 عامل‌دار شده سنتز شد. تأثیر عوامل pH، مقدار جاذب، غلظت اولیه یون‌ها و زمان تماس بر حذف فلزات سنگین کروم و فلوراید نیز مورد آزمایش قرار گرفت. برای سنجش نمونه‌ها از روش رنگ‌سنجی با اسپکتروفوتومتر، در طول موج 540 و 570 نانومتر استفاده شد. مقدار سیلیس موجود در گیاه ذرت با استفاده از روش فلورسانس اشعه ایکس (XRF) تعیین شد. نتایج حاصل نشان داد که بیشترین درصد سیلیس مربوط به برگ گیاه ذرت با 8/93 درصد بود. بررسی حاصل از تکنیک پراش اشعه ایکس (XRD) و تبدیل فوریه مادون قرمز(FT-IR) تشکیل ذرات سیلیس را با ساختمان آمورف و پیوندهای سیلوکسان (Si-O-Si) نشان دادند و نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز اندازه‌ای حدود 8-15 نانومتر را نشان داد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نیز بیان‌گر سنتز موفقیت‌آمیز SBA-15 با تقارن شش ضلعی و کانال‌های منظم، حجم منفذ زیاد و قطر منافذ متوسط 10 نانومتر بود. نتایج نشان داد که حداکثر زمان جذب برای کروم60 و فلوراید در80 دقیقه بود و مقدار جذب در هر واحد جاذب برای کروم 53 درصد و در فلوراید 41 درصد افزایش یافته بود. این تحقیق نشان داد که پسماند کشاورزی ذرت منبع مناسبی جهت تولید نانو ذرات سیلیس و SBA-15 است که می‌تواند به‌عنوان روشی ارزان و مفید در جهت حذف آلودگی آبی نیز مؤثر واقع شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of fluoride and chromium removal from aqueous solutions by silica and SBA-15 nanoparticles synthesized from corn plant organs

نویسندگان [English]

  • Faeze Khanmohammadi 1
  • Seyed Naser Azizi 1
  • Bibi Marziyeh Razavi Zadeh 2
1 Faculty of Chemistry, Department of Analytical Chemistry, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
2 Food Science and Technology Research Institute, Department of Food Safety and Quality Control, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Silica is a valuable compound with very high performance in various fields. The aim of this study was to investigate the sites of silica accumulation in corn to prepare SBA-15 and its use in the removal of chromium and fluoride from aqueous solutions. First silica nanoparticles and then functionalized SBA-15 nanoparticles were synthesized. Afterwards the effect of pH, adsorbent amount, initial concentration of ions and contact time on the removal of heavy metals chromium and fluoride were tested. To measure the samples, colorimetric method was performed using spectrophotometers at 540 and 570 nm. The amount of silica in corn was determined using X-ray fluorescence (XRF). The results showed that the highest percentage of silica was related to corn leaves with 93.8%. X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FT-IR) indicated the formation of silica particles with amorphous structure and siloxane bonds (Si-O-Si). The results of scanning electron microscopy (SEM) represented a size of about 8-15 nm. Transmission electron microscopy (TEM) images displayed that the SBA-15 has been successfully synthesized with hexagonal symmetry and regular channels, a large pore volume, and an average pore diameter of 10 nm. The results pointed that the maximum adsorption time for chromium was 60 min and in 80 min for fluorine. The amount of adsorption per adsorbent unit increased by 53% for chromium and by 41% for fluorine. This study demonstrated that corn agricultural waste can be a good source for the production of silica and SBA-15 nanoparticles, which can also be effective as a cheap and useful way to eliminate water pollution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silica nanoparticles
  • SBA-15
  • Corn
  • Fluoride
  • Chromium