سنتز نانو ذرات اکسید آهن هماتیت با سطح اصلاحی جدید برای حذف سرب از محلول‌های آبی

Abstract

<strong>امروزه پراکندگی وسیع آلاینده‌های مختلف نظیر فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو در آبهای سطحی و زیرزمینی</strong><strong>،</strong><strong> به‌عنوان یک بحران جهانی مطرح است. پژوهش‌های مختلف نشان داده </strong><strong>است </strong><strong>که نانو ذرات اکسید آهن هماتیت توانایی مطلوبی در حذف آلاینده‌ها دارد. در این پژوهش، نانو ذرات اکسید آهن هماتیت </strong><strong>α-Fe₂O₃</strong><strong> با سطح اصلاحی جدید با استفاده از کلریدفریک شش آبه (</strong><strong>FeCl₃.6H₂O</strong><strong>) و سورفکتانت اسید اولئیک (</strong><strong>C</strong><strong>₁₈</strong><strong>H</strong><strong>₃₄</strong><strong>O</strong><strong>₂</strong><strong>) تحت شرایط هیدروترمال در دمای </strong><strong>250 درجه سلسیوس </strong><strong>تولید شد و نتایج آنالیزهای ساختاری </strong><strong>XRD</strong><strong>، </strong><strong>FT-IR</strong><strong>،</strong><strong>SEM </strong><strong>، </strong><strong>TEM</strong><strong> و </strong><strong>BET</strong><strong> تصریح کرد که بیشتر از 90 درصد این نانوذرات متشکل از نانو میله‌هایی هستند (قطر 60-30 نانومتر و طول 700-400 نانومتر) که در میان آنها نانو ذرات فلسی شکل شش وجهی نامنظم با ضخامت متوسط 100-40 نانومتر به‌صورت پراکنده توزیع شده‌اند. از طرفی عوامل مؤثر بر جذب </strong><strong>Pb²⁺</strong><strong> توسط نانو ذرات سنتز شده </strong><strong>α-Fe₂O₃</strong><strong>، اعم از </strong><strong>pH</strong><strong>، غلظت آلاینده، غلظت نانو جاذب و زمان تماس، ب</strong><strong>ه‌</strong><strong>صورت ناپیوسته و تحت شرایط مشخص دمایی </strong><strong>C</strong><strong>ْ1</strong><strong>±</strong><strong>25</strong><strong> و اختلاط 120 دور در دقیقه مورد بررسی قرار گرفتند و شرایط بهینه جذب به‌دست آمد. با افزایش مقدار </strong><strong>pH</strong><strong> همواره راندمان حذف سرب از محلول آبی افزایش یافت و در مقادیر بالای 7 با توجه به تشکیل رسوب‌های هیدروکسیدی مزاحم، مقدار </strong><strong>pH</strong><strong> بهینه جذب، حدود 5/6 به دست آمد. از طرفی داده‌های تعادلی به‌دست آمده از پژوهش نشان داد که ایزوترم مناسب برای توصیف روند جذب کاتیون‌های </strong><strong>Pb²</strong><strong>⁺</strong><strong> بر روی نانو ذرات </strong><strong>α-Fe₂O₃</strong><strong> سنتز شده، مدل دوبعدی لانگمیر است که دارای ظرفیت جذب حداکثری 11 میلی‌گرم در گرم می‌باشد. براین اساس بالاترین راندمان حذف </strong><strong>Pb²</strong><strong>⁺</strong><strong> در شرایط بهینه جذب 44/99 درصد گزارش شد و مساحت سطح نسبتاً بالای نانو ذرات هماتیت سنتز شده جدید (29/31 مترمربع بر گرم) نیز نشان داد که این نانو ساختارها توانایی بالایی در حذف کاتیون‌های فلزی سرب (</strong><strong>Pb²⁺</strong><strong>) از بستر محلول</strong><strong>‌</strong><strong>های آبی دارند. از نظر سینتیکی نیز برازش مدل‌های سینتیکی مختلف جذب بر داده‌های حاصل از پژوهش ثابت کرد که کاتیون‌های </strong><strong>Pb²</strong><strong>⁺</strong><strong> با مدل شبه درجه دوم هو همپوشانی مطلوبی دارد و عملاً امکان مدلاسیون فرایند با این مدل سینتیکی خطی وجود دارد</strong><strong>. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که نانوذرات</strong><strong>α-Fe₂O₃</strong><strong> سنتز شده جدید عملاً نانو جاذب‌هایی کارآمد و توانمند در حذف سرب به‌عنوان فلزی سنگین، از محلول‌های آبی هستند.</strong>