حذف یون‌هایNi(II) وCo(II) از محلول‌های آبی به کمک امواج فراصوت توسط گرافن نانومتخلخل کربوکسیله

نویسندگان

1 1دانشکده شیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 2 مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.

چکیده

مطالعه حاضر بر روی حذف هم­زمان یون­های نیکل (II) و کبالت (II) از محلول­های آبی با استفاده از جذب سطحی آنها به کمک امواج فراصوت بر روی گرافن نانومتخلخل کربوکسیله (G-COOH) متمرکز می­باشد. گرافن نانومتخلخل به روش رسوب نشانی بخار شیمیایی سنتز شد،  سپس با گروه های کربوکسیلی عامل دار شد و در نهایت با تکنیک­های SEM، XRD، EDX، BET و FT-IR مشخصه یابی شد. تاثیر متغیرهایی نظیر pH، زمان فراصوت، مقدار جاذب و دما بر روی حذف هم­زمان یون­های نیکل (II) و کبالت (II) بررسی و بهینه سازی شد. بهترین تطابق داده­­های تجربی سنتیکی و ایزوترمی با مدل سنتیکی شبه درجه دوم و مدل ایزوترمی لانگمویر بدست آمد. بیشترین ظرفیت جذبی G-COOH برای یون­های نیکل (II) و کبالت (II) به ترتیبmg g−1  34/94 وmg g−1  72/87 به دست آمد. بررسی­های ترمودینامیکی نشان دادند که فرایند جذب سطحی خود به خودی و گرماگیر می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ultrasonic assisted removal of Ni(II) and Co(II) ions from aqueous solutions by carboxylated nanoporous graphene

نویسندگان [English]

  • Aisan Khaligh 1
  • Hassan Zavvar Mousavi 1
چکیده [English]

The present study was focused on the simultaneous removal of Ni(II) and Co(II) ions from aqueous solutions by ultrasound-assisted adsorption onto carboxylated nanoporous graphene (G-COOH). Nanoporous graphene was synthesized by chemical vapor deposition method then functionalized by carboxyl groups and finally characterized using SEM, XRD, EDX, BET and FT-IR techniques. The effects of variables such as pH, sonication time, adsorbent dosage, and temperature on simultaneous removal of Ni(II) and Co(II) ions were studied and optimized. The kinetic and isotherm experiment data could be well described with the pseudo-second order kinetic model and the Langmuir isotherm model. The maximum adsorption capacity of G-COOH for Ni(II) and Co(II) ions was 94.34 mg g−1 and 87.72
 mg g−1, respectively. Thermodynamic studies indicated that the adsorption process was spontaneous and endothermic in nature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ultrasonic assisted removal
  • Heavy metal
  • Carboxylated nanoporous graphene
  • Isotherm
  • Kinetic
  • Thermodynamic
[1] S. Khan, Q. Cao, Y. Zheng, Y. Huang and Y. Zhu, Environ. Pollut., 152 (2008) 686.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[2]A. Khosravi , M. Esmhosseini, S. Khezri  and M. Habibimehr, J. Applied Chem., 6 (2011) 61.
[3] N. Akhtar, J. Iqbal and M. Iqbal, J. Hazard. Mater., 108 (2004) 85.
[4] M. Liu, C. Chen, J. Hu, X. Wu and X. Wang, The Journal of Physical Chemistry C, 115 (2011) 25234.
[5] S. Rengaraj and S.-H. Moon, Water Res., 36 (2002) 1783.
[6] F. Fu and Q. Wang, J. Environ. Manage., 92 (2011) 407.
[7] M. Abedi , M. Hossien Salmani  and Z. Reisi, J. Applied Chem., 8 (2013) 91.
[8] S. Abedi, H. Zavvar Mousavi and A. Asghari, Desalin. Water Treat. (2015) 1.
[9] M. Roosta, M. Ghaedi, A. Daneshfar, R. Sahraei and A. Asghari, Ultrason. Sonochem., 21 (2014) 242.
[10] H. Wang, X. Yuan, Y. Wu, H. Huang, X. Peng, G. Zeng, H. Zhong, J. Liang and M. Ren, Adv. Colloid Interface Sci., 195 (2013) 19.
[11] S. Pourmand, M. Abdouss and A. Rashidi, J. Ind. Eng. Chem., 22 (2015) 8.
[12] S. M. Lee and D. Tiwari, Chem. Eng. J., 225 (2013) 128.
[13] I. Langmuir, J. Am. Chem. Soc., 40 (1918) 1361.
[14] M. F. Hughes, B. D. Beck, Y. Chen, A. S. Lewis and D. J. Thomas, Toxicol. Sci., 123 (2011) 305.
[15] M. Temkin and V. Pyzhev, Acta Physiochim. USSR, 12 (1940) 217.
[16] G. Zhao, J. Li, X. Ren, C. Chen and X. Wang, Environ. Sci. Technol., 45 (2011) 10454.
[17] Y. Ren, N. Yan, Q. Wen, Z. Fan, T. Wei, M. Zhang and J. Ma, Chem. Eng. J., 175 (2011) 1.
[18] S. Yang, J. Li, D. Shao, J. Hu and X. Wang, J. Hazard. Mater., 166 (2009) 109.
[19] H. Ahmad Panahi, M. Samadi Zadeh, S. Tavangari, E. Moniri and J. Ghassemi, Iran. J. Chem. Chem. Eng. Vol, 31 (2012).
[20] N. Jiang, X. Chang, H. Zheng, Q. He and Z. Hu, Anal. Chim. Acta, 577 (2006) 225.
[21] M. Adeli, Y. Yamini and M. Faraji, Arab. J. Chem. (2012).
[22] H. Zavvar Mousavi and A. Khaligh, J. Applied Chem., 8 (2013) 39.
[23] H. Kasaini, P. T. Kekana, A. A. Saghti and K. Bolton, Proceedings of World Academy of Science, Engineering and Technology (2013) 707.
[24] R. Al Dwairi and A. Al-Rawajfeh, J. Univ. Chem. Technol. Metall., 47 (2012) 69.
[25] A. Deepatana and M. Valix, J. Hazard. Mater., 137 (2006) 925.
[26] S. Lagergren, Kung. Sven.Veten.Hand., 24 (1898) 1.
[27] Y.-S. Ho and G. McKay, Process Biochem., 34 (1999) 451.
[28] W. Weber and J. Morris, J. Sanit. Eng. Div. Am. Soc. Civ. Eng, 89 (1963) 31.
[29] D. C. Panadare, V. G. Lade and V. K. Rathod, Desalin. Water Treat. (2013) 1.
[30] A. Rahmani, H. Z. Mousavi and M. Fazli, Desalination, 253 (2010) 94.
[31] E. Pehlivan and G. Arslan, Fuel Process. Technol., 88 (2007) 99.