دنیای نانو

دنیای نانو

سنتز و کاربرد کامپوزیت اکسید گرافن-لانتانیم اکسی کربنات سولفاته شده جهت حذف یون فسفات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه شیمی، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران
2 شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران
3 شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه نیشابور
چکیده
فسفر یک ماده مغذی ضروری برای رشد موجودات زنده در نظر گرفته می شود و به صورت یون فسفات در فاضلاب‌های خانگی، پساب های صنعتی و کشاورزی وجود دارد. فسفات عامل اصلی اوتروفیکاسیون در نظر گرفته می شود که با ایجاد لایه سبز روی سطح آب، از نفوذ نور خورشید به اعماق جلوگیری می نماید. نتیجه این فرایند این است که فتوسنتز گیاهان آبزی مختل شده و سطح اکسیژن محلول که برای ادامه حیات آبزیان ضروری است، کاهش می یابد. در این تحقیق نانومیله های لانتانیم اکسی کربنات سولفاته شده به روش میکروامولسیون با مایسل معکوس سنتز و سپس با اکسید گرافن اصلاح گردیده و پس از شناسایی با تکنیک های اسپکتروفتومتر فوریه زیر قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی اثر میدان، پراش اشعه ایکس، به منظور حذف یون فسفات از نمونه های آبی استفاده گردید. نتایج بهینه سازی پارامترهای مختلف نشان داد که حداکثر کارایی حذف یون فسفات (حدود ۷۰ درصد راندمان حذف برای ۱۰۰ میلی گرم بر لیتر یون فسفات ) در pH برابر ۵-۴ ، مقدار ۲۰ میلی گرم جاذب و ۴۵ دقیقه همزدن می باشد. همچنین مطالعه ایزوترم های جذب بیان گر آن بود که فرآیند جذب یون فسفات از هر دو ایزوترم لانگموئر و فروندلیچ پیروی کرده ( جذب تک لایه و چند لایه) و حداکثر ظرفیت جذب ۳/۲۰۸ میلی گرم بر گرم می باشد. بررسی سینتیک جذب نیز نشان داد که معادله سینتیکی شبه مرتبه دوم به بهترین شکل می تواند رفتار جذب یون فسفات را نسیت به زمان نشان دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Synthesis and application of sulfated lanthanum oxy-carbonate-graphene oxide for the removal of phosphate ion

نویسندگان English

Afsaneh Heidari 1
Mohammad Eftekhari 2
Hassan Monhemi 3
hossein Azizi Toupkanloo 3
1 Department of Chemistry, University of Neyshabur, Iran
2 Chemistry, Faculty of Sciences, University of Neyshabur, Neyshabur, Iran
3 Chemistry, Faculty of Sciences, University of Neyshabur,
چکیده English

در این تحقیق نانومیله های لانتانیم اکسی کربنات سولفاته شده به روش میکروامولسیون با مایسل معکوس سنتز و سپس با اکسید گرافن اصلاح گردیده و پس از شناسایی با تکنیک های اسپکتروفتومتر فوریه زیر قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی اثر میدان، پراش اشعه ایکس، به منظور حذف یون فسفات از نمونه های آبی استفاده گردید. نتایج بهینه سازی پارامترهای مختلف نشان داد که حداکثر کارایی حذف یون فسفات (حدود ۷۰ درصد راندمان حذف برای ۱۰۰ میلی گرم بر لیتر یون فسفات ) در pH برابر ۵-۴ ، مقدار ۲۰ میلی گرم جاذب و ۴۵ دقیقه همزدن می باشد. همچنین مطالعه ایزوترم های جذب بیان گر آن بود که فرآیند جذب یون فسفات از هر دو ایزوترم لانگموئر و فروندلیچ پیروی کرده ( جذب تک لایه و چند لایه) و حداکثر ظرفیت جذب ۳/۲۰۸ میلی گرم بر گرم می باشد. بررسی سینتیک جذب نیز نشان داد که معادله سینتیکی شبه مرتبه دوم به بهترین شکل می تواند رفتار جذب یون فسفات را نسیت به زمان نشان دهد.

کلیدواژه‌ها English

Graphene oxide-Sulfated lanthanum oxycarbonate composite
Removal
Phosphate anion
Graphene oxide
Microemulsion
[1] Nasrollahzadeh, M., et al. Carbon-based sustainable nanomaterials for water treatment: state-of-art and future perspectives. Chemosphere, 263, 128005 (2021).
[2] Liu, S., et al. Influence of environmental factors on thephosphorus adsorption of lanthanum-modified bentonite in eutrophic water and sediment. Environmental Science and Pollution Research, 23, 2487-2494 (2016).
[3] Li, J., et al. Removal of phosphate from aqueous solution by dolomite-modified biochar derived from urban dewatered sewage sludge. Science of the total environment, 687, 460-469 (2019).
[4] Guan, T., et al. Efficient removal of phosphate from acidified urine using UiO-66 metal-organic frameworks with varying functional groups, Applied Surface Science, 501, 144074 (2020).
[5] Lin, J., et al. Removal of phosphate from aqueous solution by a novel Mg (OH) 2/ZrO2 composite: Adsorption behavior and mechanism. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 561, 301-314 (2019).
[6] Wang, Y., et al. Electrochemically mediated precipitation of phosphate minerals for phosphorus removal and recovery: Progress and perspective. Water research, 209, 117891 (2022).
[7] Loh, C.Y., et al. Simultaneous phosphate recovery and sodium removal from brackish aquaculture effluent via diafiltration-nanofiltration process. Chemosphere, 307, 136104 (2022).
[8] Noubli, A., et al. Complementary membrane-based processes for recovery and preconcentration of phosphate from industrial wastewater. Separation and Purification Technology, 234, 116123 (2020).
[9] Shalaby, M., et al. Laser synthesized gold-nanoparticles, blend NF membrane for phosphate separation from wastewater. Separation and Purification Technology, 247, 116994 (2020).
[10] Huang, W., et al. Adsorptive removal of phosphate from water using mesoporous materials: A review. Journal of Environmental Management, 193, 470-482 (2017).
[11] Vikrant, K., et al. Engineered/designer biochar for the removal of phosphate in water and wastewater. Science of the Total Environment, 616, 1242-1260 (2018).
[12] Liu, R., et al. Review of metal (hydr) oxide and other adsorptive materials for phosphate removal from water. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 5269-5286 (2018).
[13] Dreyer, D.R., et al. The chemistry of graphene oxide. Chemical Society Reviews, 39, 228-240 (2010).
[14] Liu, X., et al. Multiplexed aptasensors and amplified DNA sensors using functionalized graphene oxide:
[15] Karki, N., et al. Functionalized graphene oxide as a vehicle for targeted drug delivery and bioimaging applications. Journal of Materials Chemistry B, 8, 8116-8148 (2020).
[16] Kyzas, G.Z., et al. Graphene oxide and its application as an adsorbent for wastewater treatment. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 89, 196-205 (2014).
[17] Ghiasi, M., and Malekzadeh, A. Synthesis, characterization and photocatalytic properties of lanthanum oxy-carbonate, lanthanum oxide and lanthanum hydroxide nanoparticles. Superlattices and Microstructures, 77, 295-304 (2015).
[18] Sifontes, A.B., et al. Obtaining highly crystalline barium sulphate nanoparticles via chemical precipitation and quenching in absence of polymer stabilizers. Journal of Nanomaterials, 2015, 510376 (2015).
[19] Xiao, Y., et al. Synthesis of lanthanum oxide nanosheets by a green carbonation process. Chinese Science Bulletin, 59, 1864-1867 (2014).
[20] Niu, H., et al. One-pot facile synthesis and optical properties of porous La2O2CO3 hollow microspheres. Journal of Alloys and Compounds, 509, 744-747 (2011).
[21] Makarem, A., et al. Hydrothermally synthesized tannic acid-copper (I) complex-based nanoparticles for efficient decontamination of lead ions from aqueous solutions. Journal of Molecular Liquids, 388, 122743 (2023).
[22] Rezazadeh, N., et al. Investigation the adsorption mechanism of a non-ionic surfactant on graphene oxide and its derivatives (kinetic, isotherm curves, thermodynamic and effect of salts studies). Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 20, 100819 (2023).
[23] Xu, X., et al. La (III)-bentonite/chitosan composite: a new type adsorbent for rapid removal of phosphate from water bodies. Applied Clay Science, 190, 105547 (2020).
[24] Eftekhari, M., et al. Cadmium and copper heavy metal treatment from water resources by high-performance folic acid-graphene oxide nanocomposite adsorbent and evaluation of adsorptive mechanism using computational intelligence, isotherm, kinetic, and thermodynamic analyses. Environmental Science and Pollution Research, 27, 43999-44021 (2020).
دوره 21، شماره 80
پاییز 1404
صفحه 91-105

  • تاریخ دریافت 25 فروردین 1404
  • تاریخ بازنگری 23 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 26 آبان 1404