Removal of Pb(II) from Aqueous Solutions Using Magnetic Mesoporous Silica Nanocomposites: Modeling and Optimization Based on Response Surface Methodology

Publish Year: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: Persian
View: 106

This Paper With 26 Page And PDF Format Ready To Download

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_WWJ-33-6_006

تاریخ نمایه سازی: 17 اردیبهشت 1402

Abstract:

In the adsorption process of heavy metals, a major challenge is to design and develop adsorbent materials in an abundance of accessible adsorption sites with high affinity to achieve both fast adsorption kinetics and increased adsorption capacity for toxic contaminants. The removal of pollutants by mesoporous silica adsorbents is now in the limelight due to the nontoxicity and biocompatibility of these materials with the environment. In this study, a fibrous core-shell magnetic mesoporous composite (Fe۳O۴/SiO۲/KCC-۱) was successfully synthesized and used as a nano-adsorbent to remove Pb(II) from an aqueous solution. The adsorbent was characterized by employing TEM, SEM, FTIR, VSM, XRD, and N۲ adsorption–desorption techniques. According to the results, Fe۳O۴/SiO۲/KCC-۱ was successfully synthesized with an average pore diameter of ۷.۹۴ nm, a surface area of ۸۱۳.۰۷ m۲ g-۱, and a pore volume of ۱.۴۱ cm۳ g-۱. The response surface methodology (RSM) was then adopted in the central composite design (CCD) to optimize parameters of the adsorption process. The optimal conditions for Pb(II) adsorption were then determined at a temperature of ۸۰ °C, an adsorption dosage of ۰.۰۴ g L-۱, a pH ۵.۶, and the contact time of ۳۸ min. The removal rate of Pb(II) was ۹۰%. Studies of equilibrium and kinetics indicated that the adsorption process followed Langmuir’s isotherm and the pseudo-first-order model with correlation coefficients of ۰.۹۸ and ۰.۹۹, respectively. The maximum adsorption capacity of Fe۳O۴/SiO۲/KCC-۱ was reported ۵۷۴.۴ mg g-۱. Moreover, the thermodynamic parameters known as enthalpy (ΔH° = +۵.۸۴ kJ mol-۱), negative Gibbs free energy (∆G°) values, and entropy (ΔS° = +۲۳.۴۲ kJ mol-۱ K-۱) indicated that the adsorption was endothermic and spontaneous with the increased disorder at the solid–liquid interphase.

Authors

شکوفه عمرانی

PhD. Student, Dept. of Chemistry, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran

محمود ابراهیمی

Assoc. Prof., Dept. of Chemistry, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran

راحله ژیانی

Assoc. Prof., Dept. of Chemistry, Neyshabur Branch, Islamic Azad University, Neyshabur, Iran and Advanced Research Center of Chemistry Biochemistry & Nanomaterial, Neyshabur Branch, Islamic Azad University, Neyshabur, Iran

علیرضا متولی زاده کاخکی

Assoc. Prof., Dept. of Chemistry, Neyshabur Branch, Islamic Azad University, Neyshabur, Iran and Advanced Research Center of Chemistry Biochemistry & Nanomaterial, Neyshabur Branch, Islamic Azad University, Neyshabur, Iran

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Paper لینک شده اند :
  • Abd Ali, L. I., Ibrahim, W. A. W., Sulaiman, A., ...
  • Ahmad, S. Z. N., Salleh, W. N. W., Ismail, A. ...
  • Alamri, H., AL-Shahrani, A., Bovero, E., Khaldi, T., Alabedi, G., ...
  • Anantha, M., Olivera, S., Hu, C., Jayanna, B., Reddy, N., ...
  • Anbia, M., Kargosha, K. & Khoshbooei, S. ۲۰۱۵. Heavy metal ...
  • Abdollahi, S. N., Naderi, M. & Amoabediny, G. ۲۰۱۲. Synthesis ...
  • Awual, M. R. ۲۰۱۹. Mesoporous composite material for efficient lead ...
  • Awual, M. R., Hasan, M. M. & Shahat, A. ۲۰۱۴. ...
  • Asuquo, E., Martin, A., Nzerem, P., Siperstein, F. & Fan, ...
  • Bao, S., Li, K., Ning, P., Peng, J., Jin, X. ...
  • Bayuo, J., Abukari, M. A. & Pelig-Ba, K. B. ۲۰۲۰. ...
  • Betiha, M. A., Moustafa, Y. M., EL-Shahat, M. F. & ...
  • Bhattacharya, S. ۲۰۲۱. Central composite design for response surface methodology ...
  • Cao, Y., Khan, A., Kurniawan, T. A., Soltani, R. & ...
  • Cheng, S., Zhao, S., Guo, H., Xing, B., Liu, Y., ...
  • Cheraghipour, E. & Pakshir, M. ۲۰۲۰. Process optimization and modeling ...
  • Clifford, D., Subramonian, S. & Sorg, T. J. ۱۹۸۶. Water ...
  • Cui, H. Z., Li, Y. L., Liu, S., Zhang, J. ...
  • Da'na, E. & Sayari, A. ۲۰۱۲. Adsorption of heavy metals ...
  • Dahlan, I., Azhar, E. E. M., Hassan, S. R., Aziz, ...
  • Dan, S., Kalantari, M., Kamyabi, A. & Soltani, M. ۲۰۲۱. ...
  • Dao, T. U. T., Nguyen, H. T. T., Nguyen, D. ...
  • Dehghani, M. H., Karri, R. R., Yeganeh, Z. T., Mahvi, ...
  • Dhaliwal, S. S., Singh, J., Taneja, P. K. & Mandal, ...
  • Dinari, M., Soltani, R. & Mohammadnezhad, G. ۲۰۱۷. Kinetics and ...
  • Ding, H., Zhang, Y., Wang, S., Xu, J., Xu, S. ...
  • Eltaweil, A., Mohamed, H. A., Abd EL-Monaem, E. M. & ...
  • Elhamifar, D., Shojaeipoor, F. & Yari, O. ۲۰۱۶. Thiopropyl-containing ionic ...
  • Faraji‐Khiavi, F., Jalilian, H., Heydari, S., Sadeghi, R., Saduqi, M., ...
  • Fattahi, M., Ezzatzadeh, E., Jalilian, R. & Taheri, A. ۲۰۲۱. ...
  • Fiyadh, S. S., Alsaadi, M. A., Jaafar, W. Z., Alomar, ...
  • Fooladgar, S., Teimouri, A. & Ghanavati Nasab, S. ۲۰۱۹. Highly ...
  • Guo, T., Bulin, C., Li, B., Zhao, Z., Yu, H., ...
  • Gupta, R., Gupta, S. K. & Pathak, D. D. ۲۰۱۹. ...
  • Hasan, R., Chong, C., Bukhari, S., Jusoh, R. & Setiabudi, ...
  • Hasan, R. & Setiabudi, H. ۲۰۱۹. Removal of Pb(II) from ...
  • Hassan, M., Naidu, R., Du, J., Qi, F., Ahsan, M. ...
  • He, H., Meng, X., Yue, Q., Yin, W., Gao, Y., ...
  • Hao, Y. M., Man, C. & Hu, Z. B. ۲۰۱۰. ...
  • Heidari, A., Younesi, H. & Mehraban, Z. ۲۰۰۹. Removal of ...
  • Huang, J., Ye, M., Qu, Y., Chu, L., Chen, R., ...
  • Izgi, M. S., Ece, M. Ş., Kazici, H. Ç. K., ...
  • Javaheri, F., Kheshti, Z., Ghasemi, S. & Altaee, A. ۲۰۱۹. ...
  • Javadian, H., Koutenaei, B. B., Shekarian, E., Sorkhrodi, F. Z., ...
  • Janighorban, M., Rasouli, N., Sohrabi, N. & Ghaedi, M. ۲۰۲۰. ...
  • Jin, X., Li, K., Ning, P., Bao, S. & Tang, ...
  • Joshi, S., Bajpai, S. & Jana, S. ۲۰۲۰. Application of ...
  • Khan, S. U., Farooqi, I. H., Usman, M. & Basheer, ...
  • Khan, S. U., Mahtab, M. S. & Farooqi, I. H. ...
  • Lapwanit, S., Trakulsujaritchok, T. & Nongkhai, P. N. ۲۰۱۶. Chelating ...
  • Li, S., Li, S., Wen, N., Wei, D. & Zhang, ...
  • Li, Z., Tang, X., Liu, K., Huang, J., Peng, Q., ...
  • Li, G., Zhao, Z., Liu, J. & Jiang, G. ۲۰۱۱a. ...
  • Li, W., Deng, Y., Wu, Z., Qian, X., Yang, J., ...
  • Liu, Y., Fu, R., Sun, Y., Zhou, X., Baig, S. ...
  • Liu, Y. & Liu, Y. J. ۲۰۰۸. Biosorption isotherms, kinetics ...
  • Liu, Z., Haddad, M., Sauve, S. & Barbeau, B. ۲۰۲۱. ...
  • Manzar, M. S., Khan, G., Dos Santos Lins, P. V., ...
  • Masue, Y., Loeppert, R. H. & Kramer, T. A. ۲۰۰۷. ...
  • Moghaddam, S. S., Moghaddam, M. A. & Arami, M. ۲۰۱۰. ...
  • Moosazade, M., Ashoori, R., Moghimi, H., Amani, M. A., Frontistis, ...
  • Mehdinia, A., Shegefti, S. & Shemirani, F. ۲۰۱۵. Removal of ...
  • Monier, M., Ayad, D., Wei, Y. & Sarhan, A. ۲۰۱۰. ...
  • Narayan, R., Nayak, U. Y., Raichur, A. M. & Garg, ...
  • Nasab, S. G., Semnani, A., Karimi, M., Yazd, M. J. ...
  • Nowicka, A., Kucharska, A. Z., Sokół-Łętowska, A. & Fecka, I. ...
  • Polshettiwar, V., Cha, D., Zhang, X. & Basset, J. M. ...
  • Pongsumpun, P., Iwamoto, S. & Siripatrawan, U. ۲۰۲۰. Response surface ...
  • Rahimi, T., Kahrizi, D., Feyzi, M., Ahmadvandi, H. R. & ...
  • Razmi, F. A., Ngadi, N., Wong, S., Inuwa, I. M. ...
  • Reddy, K. R., Gomes, V. G. & Hassan, M. ۲۰۱۴. ...
  • Rott, E., Nouri, M., Meyer, C., Minke, R., Schneider, M., ...
  • Salman, D., Juzsakova, T., Al-Mayyahi, M., Ákos, R., Mohsen, S., ...
  • Samaniego, M. L., De Luna, M. D. G., Ong, D. ...
  • Šćiban, M., Klašnja, M. & Škrbić, B. ۲۰۰۶. Modified softwood ...
  • Singh, B. & Polshettiwar, V. ۲۰۱۶. Design of CO۲ sorbents ...
  • Soltani, R., Dinari, M. & Mohammadnezhad, G. ۲۰۱۸. Ultrasonic-assisted synthesis ...
  • Soltani, R., Marjani, A. & Shirazian, S. ۲۰۱۹a. Facile one-pot ...
  • Soltani, R., Marjani, A. & Shirazian, S. ۲۰۱۹b. Shell-in-shell monodispersed ...
  • Soltani, R., Marjani, A., Soltani, R. & Shirazian, S. ۲۰۲۰. ...
  • Sun, D., Zhao, Y., Cao, Y., Liu, M., Zhang, Y., ...
  • Sun, Z., Cui, G., Li, H., Liu, Y., Tian, Y. ...
  • Shahbazi, A., Younesi, H. & Badiei, A. ۲۰۱۱. Functionalized SBA-۱۵ ...
  • Shi, Z., Xu, C., Guan, H., Li, L., Fan, L., ...
  • Saeidi, N., Parvini, M. & Niavarani, Z. ۲۰۱۵. High surface ...
  • Taseidifar, M., Ziaee, M., Pashley, R. M. & Ninham, B. ...
  • Topal, M. & Topal, E. I. A. ۲۰۲۰. Optimization of ...
  • Torğut, G., Tanyol, M. & Meşe, Z. ۲۰۲۰. Modeling and ...
  • Venkateswarlu, S., Kumar, B. N., Prathima, B., Subbarao, Y. & ...
  • Vickers, N. J. ۲۰۱۷. Animal communication: when i’m calling you, ...
  • Vieira, W. T., De Farias, M. B., Spaolonzi, M. P., ...
  • Vij, R. K., Janani, V. A., Subramanian, D., Mistry, C. ...
  • Vojoudi, H., Badiei, A., Bahar, S., Ziarani, G. M., Faridbod, ...
  • Wang, J., Tong, X., Chen, Y., Sun, T., Liang, L. ...
  • Wang, N., Yang, D., Wang, X., Yu, S., Wang, H., ...
  • Wang, P., Shen, T., Li, X., Tang, Y. & Li, ...
  • Wu, Y., Pang, H., Liu, Y., Wang, X., Yu, S., ...
  • Wang, L., Sun, Y., Wang, J., Wang, J., Yu, A., ...
  • Wang, S., Wang, K., Dai, C., Shi, H. & Li, ...
  • Xin, X., Wei, Q., Yang, J., Yan, L., Feng, R., ...
  • Wu, X. W., Ma, H. W., Yang, J., Wang, F. ...
  • Xu, J., Cao, Z., Zhang, Y., Yuan, Z., Lou, Z., ...
  • Xu, P., Wang, H., Tong, R., Du, Q. & Zhong, ...
  • Xu, Z., Feng, Y., Liu, X., Guan, M., Zhao, C. ...
  • Yang, S., Zong, P., Ren, X., Wang, Q. & Wang, ...
  • Yang, G., Tang, L., Zeng, G., Cai, Y., Tang, J., ...
  • Yu, K., Zhang, X., Tong, H., Yan, X. & Liu, ...
  • Yuna, Z. ۲۰۱۶. Review of the natural, modified, and synthetic ...
  • Zhang, F., Shi, Y., Zhao, Z., Ma, B., Wei, L. ...
  • Zhang, J., Zhai, S., Li, S., Xiao, Z., Song, Y., ...
  • Zhao, W., Cui, B., Peng, H., Qiu, H. & Wang, ...
  • Zhou, J., Liu, Y., Zhou, X., Ren, J. & Zhong, ...
  • نمایش کامل مراجع