نانوکامپوزیت مغناطیسی Fe₃O₄@SiO₂ پوشش دهی شده با اسید اتیلن دی تتراستیک: یک جاذب موثر و قابل بازیافت برای حذف یون های مس از سیستم آبی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی و فرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران

چکیده

یک نانوکامپوزیت Fe₃O₄@SiO₂ پوشش دهی شده با اسید اتیلن دی آمتتراستیک (EDTA) که دارای ساختار پوسته هسته است، توسعه یافت و هدف آن حذف یون های مس از محیط های آبی بود. ویژگیهای گروههای عملکردی سطح، ساختار بلوری، مغناطیس و مورفولوژی سطح نانوذرات مغناطیسی با طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) ، پراش اشعه ایکس (XRD) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدان (FE-SEM) ، پراکندگی نور پویا (DLS) و مغناطیس سنجی نمونه ارتعاشی (VSM). مطالعات سینتیک جذب جاذب جدید در حذف یون های مس از فاضلاب نشان داد که حداکثر میزان جذب مس در دمای 25 درجه سانتی گراد 95 درصد بود. دفع و قابلیت استفاده مجدد Fe₃O₄@SiO₂-EDTA نیز برای حذف یونهای مس بر اساس چرخه های جذب پی در پی مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، تمام نتایج مورد مطالعه نشان داد که نانوکامپوزیت های Fe₃O₄@SiO₂-EDTA یک جاذب کارآمد و قابل استفاده مجدد برای حذف یون های مس از محلول های آبی هستند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Ethylenediaminetetraacetic acid coated Fe₃O₄@SiO₂ nanocomposite: An effective adsorbent for the removal of copper ions from aqueous system

نویسندگان [English]

  • Mohsen Esmaeilpour
  • Afsanehsadat Larimi
  • Majid Ghahramanafshar
  • Morteza Faghihi
Chemical and Process Engineering Department, Niroo Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

A novel ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) supported on Fe₃O₄@SiO₂ nanocomposite with a core-shell structure was developed, aiming to remove of copper ions from aqueous media. During the first step, Fe3O4@SiO2 nanosphere core-shell is synthesized using nano-Fe3O4 as the core, TEOS as the silica source and PVA as the surfactant. Then, Fe3O4@SiO2 was coated with ethylenediaminetetraacetic acid. The properties of surface functional groups, crystal structure, magnetism and surface morphology of magnetic nanoparticles were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), dynamic light scattering (DLS) and vibration sample magnetometry (VSM). The effect of parameters influencing adsorption efficiency including adsorbent dosage and contact time of adsorbent on the sorption behavior was assessed and discussed. The adsorption kinetics studies of the novel adsorbent in removing copper ions from waste water showed that the maximum absorption amounts of Cu(П) were 95% at 25⁰C. Desorption and reusability of Fe₃O₄@SiO₂-EDTA was also investigated for tested copper ions based on sequential adsorption desorption cycles. Therefore, all the studied results indicated that Fe₃O₄@SiO₂-EDTA nanocomposites were an efficient and reusable adsorbent for removal of copper ions from aqueous solutions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fe₃O₄@SiO₂ nanocomposite
  • Surface modification
  • Ethylenediaminetetraacetic acid
  • Copper ions
  • Removal efficiency
  • Adsorption kinetics

مراجع

  1. [1] M. Chiban, A. Soudani, F. Sinan and M. Persin, Colloids. Surf  82 (2011) 267.

    [2] A. Moghimi and M. Abniki, J. Color. Sci. Tech (2021) JCST-2012-1121.

    [3] M. Abniki and A. Moghimi, Micro & Nano Letters 16 (2021) 455.

    [4] P. Rudnicki, Z. Hubicki and D. Kołodynska, Chem. Eng. J  252 (2014) 362.

    [5] Y. Guo, H. Guo, Y. Wang, L. Liu and W. Chen, RSC Adv 4 (2014) 14048.

    [6] J. Mukherjee, D. P. Dutta, J. Ramakumar and A.K. Tyagi, J. Environ. Chem. Eng 4 (2016) 3050.

    [7] N. Zhang, G.L. Zang, C. Shi, H.Q. Yu and G.P. Sheng, J. Hazard. Mater 316 (2016) 11.

    [8] I. Luo, X. Lei, X. Xie, B. Yu, N. Cai and F. Yu, Carbohydr. Polym 151 (2016) 640.

    [9] W. S. Wan Ngah, L. C. Teong and M. A. K. M. Hanafiah, Carbohyd. Polym 83 (2011) 1446.

    [10] D. Kołodynska, M. Kowalczyk and Z. Hubicki, J. Mater. Sci 49 (2014) 2483.

    [11] R.A.K. Rao and M.A. Khan, Sep. Purif. Technol 57 (2007) 394.

    [12] S. Yang, L. Wang, S. Yue, X. Guo, Y. Song and J. He, RSC Adv 3 (2013) 16990.

    [13] M. A. Khan, W. Jung, O.H. Kwon, Y.M. Jung, K.J. Paeng, S.Y. Cho and B.H. Jeon, J. Ind. Eng. Chem 20 (2014) 4353.

    [14] J. Gallo, N. Kamaly, I. Lavdas, E. Stevens, Q. D. Nguyen, M. Wylezinska-Arridge, E. O. Aboagye and N. J. Long, Angew. Chem., Int. Ed 53 (2014) 9550.

    [15] M. Esmaeilpour, A. R. Sardarian and H. Firouzabadi, Chemistry. Select 3 (2018) 9236.

    [16] J. S. Hu, L. S. Zhong, W. G. Song and L. J. Wan, Adv. Mater 20 (2008) 2977.

    [17] M. Kazemnejadi, S. A. Alavi, Z. Rezazadeh, M. A. Nasseri, A. Allahresani and M. Esmaeilpour, J. Mol. Struct 1186 (2019) 230.

    [18] M. Esmaeilpour, A. R. Sardarian and H. Firouzabadi, J. Appl. Organomet. Chem 873 (2018) 22.

    [19] L. Rodriguez-Arco, I. A. Rodriguez, V. Carriel, A. B. Bonhome Espinosa, F. Campos, P. Kuzhir, J. D. G. Duran and M. T. Lopez-Lopez, Nanoscale 8 (2016) 8138.

    [20] S. Zahmatkesh, M. Esmaeilpour and J. Javidi, RSC. Adv 6 (2016) 90154.

    [21] I. Dindarloo Inaloo, S. Majnooni, H. Eslahi and M. Esmaeilpour, Mol. Catal 492 (2020) 110915.

    [22] Y. Zhao, Q. Zumin and J. Huang, Chin. J. Chem. Eng 16 (2008) 451.

    [23] M. Esmaeilpour, J. Javidi and M. Zandi, Mater. Res. Bull 55 (2014) 78.

    [24] M. Esmaeilpour, A. R. Sardarian, A. Jarrahpour and E. Ebrahimi, J. Javidi, RSC Adv 6 (2016) 43376.

    [25] R. Xiong, Y. Wang, X. Zhang, C. Lu and L. Lan, RSC Adv 4 (2014) 6454.

    [26] J. Javidi, M. Esmaeilpour and M. Rajabnia Khansari, RSC Adv 5 (2015) 73268.

    [27] M. Esmaeilpour, A. R. Sardarian and H. Firouzabadi, Appl. Organomet. Chem (2018) 4300.

    [28] A. R. Sardarian, M. Kazemnejadi and M. Esmaeilpour, Dalton Trans 48 (2019) 3132.

    [29] M. Esmaeilpour, S. Zahmatkesh, N. Fahimi and M. Nosratabadi, Appl Organometal Chem (2018) 4302.

    [30] I. Dindarloo Inaloo, S. Majnooni and M. Esmaeilpour, Eur. J. Org. Chem (2018) 3481.

    [31] M. Esmaeilpour, J. Javidi, F. Nowroozi Dodeji and M. Mokhtari Abarghoui, J. Mol. Catal A: Chem 393 (2014) 18.

    [32] M. Ghiaci, M. Zarghani, F. Moeinpour and A. Khojastehnezhad, Appl. Organomet. Chem 28 (2014) 589.

    [33] I. Dindarloo Inaloo, S. Majnooni, H. Eslahi and M. Esmaeilpour, ACS Omega 5 (2020) 7406.

    [34] A. R. Sardarian, H. Eslahi and M. Esmaeilpour, ChemistrySelect 3 (2018) 1499.

    [35] I. Dindarloo Inaloo, S. Majnooni, H. Eslahi and M. Esmaeilpour, Appl. Organomet. Chem  (2020) e5662.

    [36] J. Javidi and M. Esmaeilpour, Mater. Res. Bull 73 (2016) 409.

    [37] S. S. Banerjee and D. H. Chen, J. Hazard. Mater 147 (2007) 792.

    [38] L. Zhang, C. Yu. W. Zhao, Z. Hua, H. Chen, L. Li and J. Shi, J. Non-Cryst. Solids 353 (2007) 4055.

    [39] J. Wang, X. Ma, G. Fang, M. Pan, X. Ye and S. Wang, J. Hazard. Mater 186 (2011) 1985.

    [40] D. Kołodyńska, M. Kowalczyk and Z. Hubicki, J. Mater.Sci 49 (2014) 2483.

    [41] H. Karami, Chem. Eng. J. 219 (2013) 209.

    [42] X. Xu, X. Cao, L. Zhao, H. Wang, H. Yu and B. Gao, Environ. Sci. Pollut. Res 20 (2013) 358.

    [43] T. Phuengprasop, J. Sittiwong and F. Unob, J. Hazard. Mater 186 (2011) 502.

    [44] S. M. Lee, C. Laldawngliana and D. Tiwari, Chem. Eng J 195 (2012) 103.

    1. T. Yeung, P. Y. Chung, H. C. Tsang, J. C. O. Tang, G. Y. M. Cheng, R. Gambari, C. H. Chui and K.H. Lam, RSC Adv 4 (2014) 38839.

    [45] K. Faeze, A. Seyed Naser, R. Bibi Marziyeh, J. Of Applied Chemistry, 16 (1400) 59, in Persian.

    [46] E. Mohammad, E. Shahla, J. Of Applied Chemistry, 16 (1400) 58, in Persian.

    [47] E. Homeira, K. Saees, A. Aliakbar, M. Zahra, J. Of Applied Chemistry, 15 (1399) 55, in Persian.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار