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

امروزه پراکندگی وسیع آلاینده های مختلف نظیر فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو در آبهای سطحی و زیرزمینی، به عنوان یک بحران جهانی مطرح است. پژوهش های مختلف نشان داده است که نانو ذرات اکسید آهن هماتیت توانایی مطلوبی در حذف آلاینده ها دارد. در این پژوهش، نانو ذرات اکسید آهن هماتیت α-Fe2O3 با سطح اصلاحی جدید با استفاده از کلریدفریک شش آبه (FeCl3.6H2O) و سورفکتانت اسید اولئیک (C₁₈H₃₄O₂) تحت شرایط هیدروترمال در دمای 250 درجه سلسیوس تولید شد و نتایج آنالیزهای ساختاری XRD، FT-IR،SEM ، TEM و BET تصریح کرد که بیشتر از 90 درصد این نانوذرات متشکل از نانو میله هایی 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 به صورت پراکنده توزیع شده اند. از طرفی عوامل موثر بر جذب Pb2+ توسط نانو ذرات سنتز شده α-Fe2O3، اعم از pH، غلظت آلاینده، غلظت نانو جاذب و زمان تماس، به صورت ناپیوسته و تحت شرایط مشخص دمایی C1±25 و اختلاط 120 دور در دقیقه مورد بررسی قرار گرفتند و شرایط بهینه جذب به دست آمد. با افزایش مقدار pH همواره راندمان حذف سرب از محلول آبی افزایش یافت و در مقادیر بالای 7 با توجه به تشکیل رسوب های هیدروکسیدی مزاحم، مقدار pH بهینه جذب، حدود 5/6 به دست آمد. از طرفی داده های تعادلی به دست آمده از پژوهش نشان داد که ایزوترم مناسب برای توصیف روند جذب کاتیون های Pb2+ بر روی نانو ذرات α-Fe2O3 سنتز شده، مدل دوبعدی لانگمیر است که دارای ظرفیت جذب حداکثری  11 میلی گرم در گرم می باشد. براین اساس بالاترین راندمان حذف Pb2+ در شرایط بهینه جذب 44/99 درصد گزارش شد و مساحت سطح نسبتا بالای نانو ذرات هماتیت سنتز شده جدید (29/31 مترمربع بر گرم) نیز نشان داد که این نانو ساختارها توانایی بالایی در حذف کاتیون های فلزی سرب (Pb2+)  از بستر محلول های آبی دارند. از نظر سینتیکی نیز برازش مدل های سینتیکی مختلف جذب بر داده های حاصل از پژوهش ثابت کرد که کاتیون های Pb2+ با مدل شبه درجه دوم هو همپوشانی مطلوبی دارد و عملا امکان مدلاسیون فرایند با این مدل سینتیکی خطی وجود دارد. نتایج پژوهش نشان می دهد که نانوذراتα-Fe2O3 سنتز شده جدید عملا نانو جاذب هایی کارآمد و توانمند در حذف سرب به عنوان فلزی سنگین، از محلول های آبی هستند.

Keywords:

جذب , هیدروترمال , نانو ذرات , هماتیت , سینتیک , سرب