تعیین شرایط بهینه برای جذب توریم بر نانوذرات ابرپارامغناطیسی منیتیت اصلاح‌شده، با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار مهندسی شیمی ، پژوهشکده ی چرخه ی سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران

3 دانشیار مهندسی شیمی ، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

نانوجاذب منیتیت/آمینوپروپیل ‌تری‌اتوکسی ‌سیلان/گلوتار‌ آلدئید (APTES/GA/Fe3O4) سنتز و کاربرد آن در جذب یون های توریم (IV) از محلول‌های آبی در روش ناپیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت. نانوذرات منیتیت ابتدا با روش هم‌رسوبی و با قطر متوسط 20 نانومتر سنتز و پس از پوشش با آمینوپروپیل ‌تری‌اتوکسی‌ سیلان (APTES)، با گلوتار‌ آلدئید (GA) اصلاح شدند. از روش سطح پاسخ و طرح باکس- بنکن برای بررسی تأثیر عامل هایی چون  pH (1تا 5)، غلظت اولیه ی محلول توریم (IV) (50 تا 300 میلی گرم بر لیتر) و مقدار جاذب (1تا 5 گرم برلیتر) بر فرایند جذب توریم (IV) از محلول های آبی و هم چنین بهینه‌سازی آن بهره گرفته شد. تحلیل واریانس نشان داد که عامل های مقدار جاذب، غلظت اولیه ی محلول توریم (IV)، pH اولیه ی محلول، به ترتیب، مؤثرترین عامل ها بر جذب توریم بودند. نتایج نشان داد که بیش ترین میزان جذب (q) در pH برابر با 5/4، غلظت اولیه ی 250 میلی‌گرم بر لیتر محلول توریم و مقدار جاذب 1 گرم بر لیتر در مدت زمان 90 دقیقه برابر 23/107 میلی گرم بر گرم بود. هم چنین عامل های ترمودینامیکی (ΔHo،ΔSo،ΔGo) نشان دادند که جذب سطحی توریم درگستره ی دمایی 25 تا 45 درجه‌ی سانتی‌گراد دارای ساز و کار فیزیکی، خودبه خودی و گرمازاست.

کلیدواژه‌ها


[1] Fujita,M.;Ide,Y.;Sato,D.;Kench,P. S.;Kuwahara,Y.;Yokoki,H.;Kayanne, H.;Chemosphere, 95, 628-634, 2014.
[2] Anirudhan, T. S.;Rijith, S.;Tharun, A. R.;Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.,368, 13-22,2010.
[3] Ahluwalia, S. S.;Goyal, D.;Bioresource Technology,98, 2243-2257, 2007.
[4] Mellah,A.;Chegrouche,S.;Barkat, M.;Journal of Colloid and Interface Science, 296, 434-441, 2007.
[5] Kang,K. C.;Kim,S. S.;Choi,J. W.;Kwon, S. H.;Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 14, 131-135, 2008.
[6] Alyüz,B.;Veli, S.;Journal of Hazardous Materials,167, 482-488, 2009.
[7] Guo,X.;Zhang,S.;Shan,X.-q.;Journal of Hazardous Materials, 151, 134-142, 2008.
[8] Park,D.;Yun,Y.-S.;Park, J.;Biotechnology and Bioprocess Engineering, 15, 86-102, 2010.
[9] Ambashta,R. D.;Sillanpää, M.;Journal of Hazardous Materials,180, 38-49, 2010.
[10] Feng,Z.;Zhu,S.;Martins de Godoi D. R..;Samia,A. C. S.;Scherson, D.;Analytical Chemistry, 84, 3764-3770, 2012.
[11] Karatapanis,A. E.;Petrakis,D. E.;Stalikas, C. D.;Analytica Chimica Acta,726, 22-27, 2012.
[12] Wu,L.;Ye,Y.;Liu,F.;Tan,C.;Liu,H.;Wang,S.;Wang, J.;,Yi, W.; Wu, W.;Applied Clay Science,83–84, 405-414, 2013.
[13] Nassar, N. N.;Journal of Hazardous Materials,184, 538-546, 2010.
[14] Jing. F.;Zong, S.; Gui, B.;Environ. Sci. Technol.42, 6949–6954, 2008.
[15] Bezerra,M. A.;Santelli,R. E.;Oliveira,E. P.;Villar,L. S.;Escaleira, L. A.;Talanta, 76, 965-977, 2008.
[16] Maity, D.; Agrawal, D. C.;Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 308, 46-55, 2007.
[17] Parks,G. S.;Kelley, K. K.;The Journal of Physical Chemistry,30, 47-55, 1925.
[18] Chastellain,M.;Petri,A.;Hofmann, H.;Journal of Colloid and Interface Science,278, 353-360, 2004.
[19] Guifen,Y.;Xiaobin,Z.;Fu,L.;Jipeng,C.;Yuhong,M.;Huai, Z.;NEMS '06. 1st IEEE International Conference on, 649-652, 2006.
[20] Aydın,M.;Ünal,B.;Esat,B.;Baykal,A.;Karaoğlu,E.;Toprak,M. S.;Sözeri, H.;Journal of Alloys and Compounds,514, 45-53,2012.
[21] Deligöz,H.;Baykal,A.;Şenel,M.;Sözeri,H.;Karaoğlu,E.;Toprak, M. S.;Synthetic Metals,162, 590-597, 2012.
[22] Bini,R. A.;Marques,R. F. C.;Santos,F. J.;Chaker,J. A.;Jafelicci, M.;Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 324, 534-539, 2012.
[23] Guang-She,L.;Li-Ping,L.;Smith Jr,R. L.;Inomata,H.;Journal of Molecular Structure,560, 87-93, 2001.
[24] White,L. D.;Tripp, C. P.;Journal of Colloid and Interface Science,232, 400-407, 2000.
[25] Tan, G.;Zhang,L.;Ning,C.;Liu,X.;Liao, J.;Thin Solid Films,519, 4997-5001, 2011.
[26] Ozmen,M.;Can,K.;Akin,I.;Arslan,G.;Tor,A.;Cengeloglu,Y.;Ersoz, M.;Journal of Hazardous Materials, 171, 594-600, 2009.
[27] Corzo,O.;Bracho,N.;Vásquez,A.;Pereira, A.;Journal of Food Engineering,85, 372-380, 2008.
[28] Ravikumar,K.;Krishnan,S.;Ramalingam,S.;Balu, K.;Dyes and Pigments,72, 66-74, 2007.
[29] Myers, R. H.; Montgomery,D. C.; Anderson, C. M.; Anderson, 3rd Edition, Wiley Pub Inc, New York.,13-73, 2009.
[30] Atlas of Eh-pH diagrams intercomparison of thermodynamic databases, Geological Survey of Japan Open File Report No. 419, 2005.
[31] Saxena,S.;Prasad,M.;D'Souza, S. F.;Industrial &Engineering Chemistry Research,45, 9122-9128, 2006.
[32] Liao,X.-p.;Shi, B.;Environmental Science & Technology,39, 4628-4632, 2005.
[33] Borowiak-Resterna, A.; Cierpiszewski, R.;Journal of Hazardous Materials, 179,828–833,2010.
[34] Baybaş, D.;Ulusoy, U.;Applied Clay Science, 51, 138–146, 2011.
[35] Kaygun, A.K.;Akyil, S.;Journal of Hazardous Materials, 147, 357–362,2007.
[36] Ozay, O.;Ekici, S.; Aktas, N.; Sahiner, N.;Journal of Environmental Management. 92,3121-3129, 2011.