بررسی فرایند جذب سطحی آلاینده‌های رنگی با نانو چندسازه گرافن مغناطیسی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک شیمی،دانشگاه الزهرا،تهران،ایران

2 دانشگاه الزهرا - فیزیک- شیمی

3 گروه شیمی/ دانشگاه الزهرا

چکیده

حذف آلاینده‌های رنگی از طریق جذب سطحی یکی از متداولترین کاربردهای زیست محیطی نانومواد محسوب میشود. این پژوهش نانوکامپوزیت جاذب مغناطیسی بر پایه گرافن را با سنتز تک‌مرحله‌ای الکتروشیمیایی تولید کرده و توانایی آن برای جذب رنگدانه های آنیونی و کاتیونی موجود در پساب های رنگی را مورد مطالعه قرار داده است. برای مطالعه خواص نانوکامپوزیت از آنالیز فازی XRD، مطالعه پیوندها باFTIR، بررسی مورفولوژی توسط FESEM و رفتار مغناطیسی با VSM بهره گرفته شده است. قابلیت جذب نیز با آزمایش‌های جذب تاثیر پارامتر هایpH، زمان تماس و مقدار نانو کامپوزیت برای رنگ‌های متیل‌اورانژ، متیلن‌بلو، کریستال بنفش‌ و رودآمینB انجام و ایزوترم‌های جذب لانگمویر و فروندلیج نیز بررسی شده است. در حداکثر زمان 30 دقیقه میانگین 70 درصد رنگدانه‌ها جذب و با اعمال میدان مغناطیسی ظرف کمتر از 60 ثانیه جداسازی شدند. این مطالعه نشان داد که نانو کامپوزیت سنتز شده دارای مزایایی از قبیل کارایی حذف بالا، زمان واکنش بسیار کوتاه و مقدار جاذب کم می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of adsorption process in dye pollutants by magnetic graphene nanocomposite

نویسندگان [English]

  • Narges Ansari 1
  • Fazeleh Faghh 2
  • Zahra Amini 2
  • Masoumeh Mohammadnezhad 3
1 Department of Physics, Alzahra University, Tehran,, 1993893973,, Iran
چکیده [English]

Removing dye pollutants from industrial waste water is a common environmental application of nanomaterials. This study investigated in-situ synthesis and adsorbing ability of a magnetic nanocomposite based on graphene for both cationic and anionic dyes. To determine composite structure, chemical bonds, morphological and magnetic features X-ray diffraction XRD, Fourier transform of infrared spectroscopy FTIR, Field Emission Scanning Electron Microscopy FESEM and Vibrating-sample magnetometer VSM were examined and adsorbent capacity function of solution pH, time of removal and material content for Methyl Orange MO, Methylene Blue MB, Crystal Violet CV and Rhodamine B RhB by two method Isotherm Langmuir and Isotherm Freundlich were studied. Experimental results of Iron-Graphene nanocomposite showed average removal adsorbent of 70 in 30 minutes and removing by external magnetic field in a minute. This study shows that the synthesized magnetic nanocomposite advances for high amount of pollutant cleaning in a short time by using small amount of materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene
  • Magnetic nanoparticles
  • Iron oxide
  • Removal
  • Waste water Remediation
[1]S.Hongmei,L.Cao,andL.Lu."Magnetite/reduced graphene oxide nanocomposites:one step solvothermal synthesis and use as a novel platform for removal of dyepollutants."Nano Research,4,550-562,2011.
2]دویران دنیز،اصغری محمد،"جذب سطحی رنگها توسط نانومواد:پیشرفتهای اخیر و مکانیزم های جذب سطحی جدید "ماهنامه فناوری نانوسال پازدهم شماره1 فروردین, 53-40, 1395.
[3]Z.Liyuan.”Highly flexible and porous nanoparticle-loaded films for dye removal by graphene oxide–fungus interaction.”ACS applied materials & interfaces,50,34638-34647,2016.
[4]P.Ali.”Synthesis of magnetic graphene oxide-containing nanocomposite hydrogels for adsorption of crystal violet from aqueous solution.”RSC Advances,41,32263-32271,2015.
[5]C.Vimlesh.“Water-dispersible magnetite-reduced graphene oxide composites for arsenic removal.” ACSnano,4,3979-3986,2010.
[6]M.DaliyaS,R.Juang.“Anover view of the structure and magnetism of spinel ferrite nano particles and their synthesis in microemulsions.”ChemicalEngineeringJournal,129,51-65,2007.
[7]L.Xunyu,C,Zhao.“Electrode position of hierarchically structured three-dimensional nickel–iron electrodes for efficient oxygen evolution at high current densities.”Nature communications,6,2015.
[8]T.,Jiří.“Air-stable superparamagnetic metal nanoparticles entrapped in graphene oxide matrix.”Nature Communications,7,11-19,2016.
[9]M.R.Philip,T.N.Narayanan,M.P.Kumar,S.B.Arya,&D.K.Pattanayak.“Self-protected nickel–graphene hybrid lowdensity 3D scaffolds” J.Mater.Chem.AMater. Energy Sustain,2,19488–19494,2014.
[10]M.Naebe,J.Wang,A.Amini,H.Khayyam,N.Hameed,L.H.Li,Y.Chen,&B.Fox.“Mechanical property and structure of covalent functionalised graphene/epoxy nanocomposites”science,4,4375,2014.
[11]G,Juan.“Synthesis of Fenano particles@graphene composites for environmental applications.”Journal of hazardous materials,225,63-73,2012.
[12]Y,Zhe.“Magnetic nanomaterial derived from graphene oxide/layered double hydroxide hybrid for efficient removal of methylorange from aqueous solution.” Journal of colloid and interface science,408,25-32,2013.
[13].W,Peifang.“Kinetics and thermodynamics of adsorption of methy leneblue by a magnetic graphene-carbon nanotube composite.”Applied Surface Science,290,116-124,2014.