تهیه و شناسایی نانو ذرات اکسیدی مس و کاربرد آن در جذب آلومینون

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، سیستان و بلوچستان

چکیده

در این تحقیق نانو ذرات مس اکسید به روش هم رسوبی تهیه شده و توانایی آن در جذب سطحی آلومینون در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه‌های تهیه شده با استفاده از روش های EDX ، SEM ،VSM ،XRD وFT-IR مورد شناسایی قرارگرفتند نتایج حاصل از طیف سنجی مادون قرمز FT-IR تشکیل پیوند کوالانسی CuO در نمونه ی تهیه شده را تایید می‌کند. پراش پرتو ایکسXRD نشان می‌دهد که نمونه‌ی مورد نظر تک فازی با سیستم کریستالی مونوکلینیک می‌باشد. همچنین سایز ذرات تشکیل شده در حدود 11/41 نانومترمی‌باشد. بررسی طیف های به دست آمده از اسپکتروفتومتری UV-Vis نشان می‌دهد که نانو ذرات مس اکسید تهیه شده می‌تواند به عنوان یک جاذب کارآمد برای حذف آلومینون از محیط آبی مورد استفاده قرار گیرد. بیشترین درصد حذف آلومینون، درشرایط 2 pH، زمان 40دقیقه و غلظت 4-10×3 مولار از آن انجام شد. از داده های تجربی در شرایط بهینه، برای مدل سازی رفتار جذب سطحی در پنج معادله ایزوترم استفاده شده است که عبارتند از لانگموئر، فرندلیچ، لانگموئر-فرندلیچ، توس و خان، داده های جذب مطابقت خوبی با ایزوترم لانگموئر-فرندلیچ دارد و سینتیک بر هم کنش های جذب با چهار مکانیسم جذبی: سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم، الویچ و نفوذ درون مولکولی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج داده های به دست آمده با سینتیک شبه درجه دوم بیشترین مطابقت را دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and Characterization of Copper-oxide Nanoparticles and Their Application for Adsorbing Aluminon

نویسندگان [English]

  • H. Toghroli
  • H. Saravani
چکیده [English]

In this research copper oxide nanoparticles prepared by co-precipitation method and its ability to adsorb Aluminon been studied in laboratory scale. Samples were detected using the EDX, SEM, VSM, XRD and FT-IR methods. The results of infrared spectroscopy FT-IR confirm covalent bond for Cu-O. X-ray diffraction XRD indicates that the sample has single-phase with monoclinic crystal system. . The average size of the particles of sample was calculated to be 11/41 nm. UV-Vis spectra obtained from the survey indicate that the copper oxide nano-particles can be adsorb Aluminon from aqueous solution. The highest percentages of aluminum, take place in pH 2, t 40 minutes and 3× 10-4M. Experimental data in optimum conditions have been used to model the absorption behavior in five isotherm equations, which are Langmuer, Freundlich, Langmuer-Ferrandich, Tous and Khan, absorption data are in good agreement with Langmuir-Freundlich isotherm and kinetics Absorption interactions were investigated by four absorption mechanisms: pseudo-first kinetics, pseudo-second order, alleviation and intrinsic molecular penetration. The results of the data obtained with pseudo-second order kinetics are the most consistent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Copper oxide
  • Nanoparticle
  • Aluminon
  • bsorption
[1] H. H. Kung, “Transition Metal Oxides: Surface Chemistry and Catalysis”, Elsevier, Netherland, 1989.

[2] J. Hinklin, T. R. Azurdia, M. Kim, J. C. Marchal, S. Kumar, R. M. Laine, “Finding spinel in all the wrong places”, Advanced Materials, 20, 7, 1373– 1375, 2008.

[3] W. Oelerich, T. Klassen, R. Bormann, “Metal oxides as catalysts for improved hydrogen sorption in nanocrystalline Mg-based materials”, J. Alloy Compd,5, 237-242, 2001.

[4] E. Alizadeh-Gheshlaghi, B. Shaabani, A. Khodayari, Y. Azizian-Kalandaragh, R. Rahimi, “Investigation of the catalytic activity of nano-sized CuO, Co3O4 and CuCo2O4 powders on thermal decomposition of ammonium perchlorate”, Powder Technology, 217, 330-339, 2011.

[5] O. J. Murphy, G. Hitchenes, L. Kaba, “Surface electrochemistry a molecular level approach”, International Water Association, 26, 443-451, 1992.

[6] W. H. Smith, E. E. Sager, I. J. Siewers, “Preparation and Colorimetric Properties of Aluminon”, Analytical Chemistry, 21, 1334-1338, 1949.

[7] M. Guedes, M. F. Jose, Ferreira and Alberto C Ferro, “A study on the aqueous dispersion mechanism of CuO powders using Tiron”, Journal of Colloid and interface Science, 330, 119-124, 2009.

[8] W. Jia, E. Reitz, H. Sun, H. Zhang, Y. Lei, “Synthesis and characterization of novel nanostructured fishbone-like Cu(OH)2 and CuO from Cu4SO4(OH)6” Materials Letters, 63, 519–522, 2009.

[9] T. Hsueh, C. Hsu, S. Chang, P. Guo, J. Hsieh, I. Chen, “Cu2O/n-ZnO nanowire solar cells on ZnO: Ga/glass templates”, Scripta Materialia, 57, 53–56, 2007.

[10] K. K. Singh, S. H. Hasan, M. Talat, V. K. Gangwar, “Removal of Cr (VI) from aqueous solutions using wheat bran”, Chemical Engineering Journal, 151, 113-121, 2009.

[11] P. Pengthamkeerati, T. Satapanajaru, O. Singchan, “Sorption of reactive dye from aqueous solution on biomass fly ash “J Hazard Mater, 153, 1149-1156, 2008.

[12] Z. Song, L. Chen, J. Hu, R. Richards, “NiO (111) Nanosheet as efficient and Recyclable Adsorbents for Dye Pollutant Removal from Wastewater”, Nanotechnology, 20, 275707-275716, 2009.

[13] J. M. Thomas, W. J. Thomas, “Principle and Practice of Heterogeneous Catalysis”, VCH. Publication, INC., New Yourk,1996.

[14] G. Grini, P. M. Bodat, “Applicantion of Chitson, A Natural Amino-polysaccharide, for Dye Removal from Aqueous Solutions by Adsorption Processes using Batch Studies: A Review of Recent Literature”, Progress in Polymer Science, 33, 399- 447, 2008.

15] I. Marzouk, L. Chaabane, L. Dammak, B. Hamrouni, “Application of Donnan Dialysis Coupled to Adsorption onto Activated Alumina for Chromium (VI) Removal” American Journal of Analytical Chemistry, 4, 420-425, 2013.

[16] S. K. Rangrajan, “Adsopption isotherms—A critique”, Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry ,45, 283-293, 1973.

[17] R. Abu-Elella, M. E. Ossman, M. Abd-Elfatah, A. Elgendy, “Kinetic Modeling and Isotherm Study
for Naphthalrne Adsorption on Boehmite Nanopowder”, Deslination and Water Treatment, 51, 3472-3481, 2013.

[18] U. Refique, A. Imtiazl, A. Khan, “Characterization and Application of Nanometerials for the Removal of Emerging Pollutants from Industrial Waste Water & Kinetics and EquilibriumModel”, Water Sustaninability, 2, 233-244, 2012.

[19] F. Falaki, A. Fakhri, “Study of the adsorption of methyl orange from aqueous solution using nickel
oxide: nanoparticles: Equilibrium and Kinetics Studies”, Physical and Theoretical Chemistry, 10, 117-124, 2013.

[20 ] M. Salavati-Niasari, F. Davar, “Synthesis of copper and copper (I) oxide nanoparticles by thermal decomposition of a new precursor”, Materials Letters, 63, 441–443, 2009.