سنتز هیدروژل نانوکامپوزیت آهن و استفاده از آن در حذف رنگ‌های کاتیونی در محلول‌های آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه شیمی، دانشگاه پیام نور.

2 کارشناس ارشد، گروه شیمی، دانشگاه پیام نور

چکیده

در این پژوهش برای اولین بار هیدروژل نانوکامپوزیت آهن بر پایة پلی(آکریلیک‌اسید) پیوند زده‌شده بر روی پلیمر زیست‌سازگار ثعلب سنتز شده‌است. تکپار‌های آکریلیک‌اسید بر روی اسکلت ثعلب پیوند زده می‌شوند و هم‌زمان با آن، اتصالات عرضی نیز ایجاد می‌شوند. در واکنش مذکور متیلن‌بیس‌آکریل‌آمید (MBA) به‌عنوان شبکه‌ساز و آمونیوم پرسولفات (APS) به‌عنوان آغازگر گرمایی عمل می‌کنند. از نانوذرة آهن به‌عنوان عامل پرکننده و تقویت‌کننده استفاده شده‌است. عوامل مؤثر بر میزان جذب آب به روش سیستماتیک بهینه‌سازی شدند تا ابرجاذبی با بالاترین ظرفیت تورمی به‌دست آید. سپس جذب رنگ متیل بنفش، به‌عنوان نماینده‌ای از رنگ‌های کاتیونی، با استفاده از هیدروژل سنتزشده بررسی شد و اثر پارامتر‌های مختلف، ازجمله غلظت اولیة رنگ، دوز جاذب، زمان تماس، دما و pH بر کارایی حذف و همچنین ترمودینامیک و سنتیک و ایزوترم جذب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از محاسبات نشان داد که فرایند جذب از سنتیک شبه مرتبة دوم و ایزوترم هم‌دمای جذب فروندلیچ پیروی می‌کند. باتوجه‌به نتایج آزمایش، می‌توان از هیدروژل نانوکامپوزیت آهن برای از بین بردن آلاینده‌های محیطی، به‌ویژه حذف ترکیبات سمی از محلول‌های محیطی، استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


[1] H. Sun, L. Cao, L. Lu, Magnetite/reduced graphene oxide nanocomposites: one step solvothermal synthesis and use as a novel platform for removal of dye pollutants. Nano Research, 4(6), (2011) 550-562.‏
 
[2] A. A. Bhatti, M.A. Kamboh, I.B. Solangi, S. Memon, Synthesis of calix [6] arene based XAD‐4 material for the removal of reactive blue 19 from aqueous environments. Journal of Applied Polymer Science, 130(2), (2013) 776-785.‏
 
[3] V.S. Mane, I.D. Mall, V.C. Srivastava, Use of bagasse fly ash as an adsorbent for the removal of brilliant green dye from aqueous solution. Dyes and Pigments, 73(3), (2007) 269-278.‏
 
[4] X. Xiao, F. Zhang, Z. Feng, S. Deng, Y. Wang, Adsorptive removal and kinetics of methylene blue from aqueous solution using NiO/MCM-41 composite. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 65 (2015) 4-12.‏
 
[5] A.M. Donia, A.A. Atia, W.A. Al-amrani, A.M. El-Nahas, Effect of structural properties of acid dyes on their adsorption behaviour from aqueous solutions by amine modified silica. Journal of hazardous materials, 161(2), (2009) 1544-1550.‏
 
[6]  Adsorption.from:http://www.chemistrylearning.com/adsorption/ (2010).
 
[7]  K.L. Ang, S. Venkatraman, R.V. Ramanujan, Magnetic PNIPA hydrogels for hyperthermia applications in cancer therapy. Materials Science and Engineering: C, 27(3), (2007) 347-351.‏
 
[8] B. Hameed, Equilibrium and kinetic studies of methyl violet sorption by agricultural waste. Journal of hazardous materials, 154(1), (2008) 204-212.‏
 
[9] A.E. Ofomaja, Kinetic study and sorption mechanism of methylene blue and methyl violet onto mansonia (Mansonia altissima) wood sawdust. Chemical Engineering Journal, 143(1), (2008) 85-95.‏
 
[10] G.R. Bardajee, F. Mizani, S.S. Hosseini, pH sensitive release of doxorubicin anticancer drug from gold nanocomposite hydrogel based on poly (acrylic acid) grafted onto salep biopolymer. Journal of Polymer Research, 24(3), (2017) 48.‏
 
[11] A. Pourjavadi, A.M. Harzandi, H. Hosseinzadeh, Modified carrageenan 3. Synthesis of a novel polysaccharide-based superabsorbent hydrogel via graft copolymerization of acrylic acid onto kappa-carrageenan in air. European Polymer Journal, 40(7), (2004) 1363-1370.‏
 
[12] J. Chen and Y. Zhao, Relationship between water absorbency and reaction conditions in aqueous solution polymerization of polyacrylate superabsorbents. Journal of Applied Polymer Science, 75(6), (2000) 808-814.‏
 
[13] A. Pourjavadi, H. Ghasemzadeh, R. Soleyman, Synthesis, characterization, and swelling behavior of alginate‐g‐poly (sodium acrylate)/kaolin superabsorbent hydrogel composites. Journal of applied polymer science, 105(5), (2007) 2631-2639.‏
 
[14] X. Wang, N. Zhu, B. Yin, Preparation of sludge-based activated carbon and its application in dye wastewater treatment. Journal of hazardous materials, 153(1), (2008) 22-27.‏
 
[15] S. Lagergren, Zur theorie der sogenannten adsorption gelˆster stoffe, Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens. Handlingar. 24(4), 1-39, Microchemical Journal Environ. Sci. Technol. J. Colloid Interface Sci J. Colloid Interface Sci Environ. Sci. Technol. Rev. Soc. Quím. Perú. Am Water Works Association Chem. Eng. J. (1898).
 
[16] Z. Chen, W. Ma, M. Han, Biosorption of nickel and copper onto treated alga (Undaria pinnatifida): application of isotherm and kinetic models. Journal of hazardous materials, 155(1), (2008) 327-333.‏
 
[17] Y.S. Ho and G. McKay, The kinetics of sorption of basic dyes from aqueous solution by sphagnum moss peat. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 76(4), (1998) 822-827.‏
 
[18] A. Khaled, A. El-Nemr, A. El-Sikaily, O. Abdelwahab, Removal of Direct N Blue-106 from artificial textile dye effluent using activated carbon from orange peel: adsorption isotherm and kinetic studies. Journal of Hazardous Materials, 165(1), (2009) 100-110.‏
 
[19] A.E. Ofomaja, Kinetic study and sorption mechanism of methylene blue and methyl violet onto mansonia (Mansonia altissima) wood sawdust. Chemical Engineering Journal, 143(1), (2008) 85-95.‏
 
[20] S. Chowdhury, R. Mishra, P. Saha, P. Kushwaha, Adsorption thermodynamics, kinetics and isosteric heat of adsorption of malachite green onto chemically modified rice husk. Desalination, 265(1), (2011) 159-168.‏
 
[21] D.R. Dreyer, S. Park, C.W. Bielawski, R.S. Ruoff, The chemistry of graphene oxide. Chemical Society Reviews, 39(1), (2010) 228-240.‏
 
[22] J. Deng, B. Lei, A. He, X. Zhang, L. Ma, S. Li, C. Zhao, Toward 3D graphene oxide gels based adsorbents for high-efficient water treatment via the promotion of biopolymers. Journal of hazardous materials, 263 (2013) 467-478.‏
 
[23] I. Langmuir, The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum. Journal of the American Chemical society, 40(9), (1918) 1361-1403.‏
 
[24] H.M.F. Freundlich, Uber die adsorption in lasugen (Leipzig). Z. Phys. Chem. A, 57 (1906) 385-470.‏
 
[25] C. Chen and X. Wang, Adsorption of Ni (II) from aqueous solution using oxidized multiwall carbon nanotubes. Industrial & Engineering Chemistry Research, 45(26), (2006) 9144-9149.‏
 
[26] G.Z. Kyzas, E.A. Deliyanni, K.A. Matis, Graphene oxide and its application as an adsorbent for wastewater treatment. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 9(2), (2014) 196-205.‏
 
[27] A.B. Albadarin, C. Mangwandi, H. Ala’a, G.M. Walker, S.J. Allen, M.N. Ahmad, Kinetic and thermodynamics of chromium ions adsorption onto low-cost dolomite adsorbent. Chemical Engineering Journal, 179 (2012) 193-202.‏