كاربرد هيدروكسيدهاي لايه اي دوگانه جهت حذف آهن (II) و منگنز (II) از منابع آبي

كارشناسي ارشد

در اين پايان¬نامه، به منظور حذف يون¬هاي آهن (ӀӀ) و منگنز (ӀӀ) از منابع آبي، نانوذرات مغناطيسي Fe3O4 پوشش داده شده با سيليس (SiO2)، Fe3O4 پوشش داده شده با هيدروكسيد لايه¬اي دوگانه (LDH) و همچنين نانوذرات مغناطيسي پوشش داده شده با SiO2 و LDH تهيه شد و با منگنز دي اكسيد (MnO2) اصلاح شدند. خواص ساختاري نانوكامپوزيت¬هاي تهيه شده با استفاده از اسپكتروسكوپي زير قرمز تبديل فوريه (FT-IR)، پراش اشعه ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FESEM)، دستگاه طيف¬سنجي پراكندگي انرژي پرتوي ايكس (EDX)، تجزيه و تحليل وزن سنجي حرارتي (TGA)، مغناطيس¬سنج نمونه ارتعاشي (VSM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) و تجزيه و تحليل همدماهاي جذب-واجذب نيتروژن مورد بررسي قرارگرفت. بررسي اثر اصلاح شيميايي بر حذف يون¬هاي فلزي آهن (ӀӀ) و منگنز (ӀӀ) حاكي از كارايي بالا جاذب Fe3O4@LDH@MnO2 نسبت به ساير جاذب¬ها بوده و اين نانوكامپوزيت براي ادامه¬ي مطالعات جذبي انتخاب شد. تأثير چهار عامل اصلي شامل غلظت، مقدار جاذب، pH و زمان تماس بر فرآيند حذف يون¬هاي فلزي آهن (ӀӀ) و منگنز (ӀӀ) با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مركب مركزي (CCD)، در 22 آزمايش و 5 سطح مورد بررسي و بهينه¬سازي قرار گرفت. مقادير بهينه¬ي فاكتورها در بازه¬ي مورد مطالعه، زمان تماس 30 دقيقه، مقدار جاذب 01ر0 گرم در ليتر، pH برابر 6 و غلظت اوليه 100 و 80 ميلي¬گرم بر ليتر به ترتيب براي يون¬هاي آهن (ӀӀ) و منگنز (ӀӀ) تعيين گرديد. همچنين حداكثر ظرفيت جذب يون¬هاي فلزي آهن (ӀӀ) و منگنز (ӀӀ) در شرايط بهينه به وسيله جاذب Fe3O4@LDH@MnO2 به ترتيب 09ر238 و 30ر81 ميلي¬گرم بر گرم بدست آمد. داده¬هاي تعادلي جذب به خوبي با مدل لانگموير (9958ر0 = R2Fe و9942ر0 = R2Mn) قابل توصيف هستند كه بيانگر جذب تك¬لايه و شيميايي بر سطح Fe3O4@LDH@MnO2 مي¬باشد. همچنين بررسي چهار مدل سينتيكي براي حذف يون¬هاي منگنز (ӀӀ) و آهن (ӀӀ) نشان داد كه فرآيند جذب به ترتيب با ضريب همبستگي 9995ر0 و 9996ر0 تطابق خوبي با مدل شبه مرتبه¬ي دوم دارد. به علاوه پس از بررسي تأثير دما بر ظرفيت جذب جاذب منتخب و پارامترهاي ترموديناميكي، فرآيند جذب خودبخودي و گرماگير معرفي گرديد. بازيابي و دفع يون¬هاي فلزي با استفاده از محلول 5ر0 مول بر ليتر NaCl انجام شد و نتايج نشان داد كه Fe3O4@LDH@MnO2 براي حذف هر دو يون فلزي از محلول آبي پس از 6 چرخه جذب و واجذب مناسب است. همچنين، شرايط بهينه جذب جهت بررسي عملكرد نانوذرات مغناطيسي سنتز شده براي حذف يون¬هاي فلزي آهن (ӀӀ) و منگنز (ӀӀ) در نمونه حقيقي با روش افزايش استاندارد مورد بررسي قرار گرفت. تحقيق حاضر، استفاده از Fe3O4@LDH@MnO2 را به عنوان جاذبي ارزان ¬قيمت و زيست¬سازگار، در كنار سهولت سنتز، ظرفيت جذب بالا و قابليت بازيابي مجدد براي حذف يون¬هاي آهن (ӀӀ) و منگنز (ӀӀ) پيشنهاد مي¬دهد.

194755

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سميرا صالحي

شيمي تجزيه

دكتر منصور انبياء