تهیه سبز و درجا گرافن اکسید GO-Cu-BTC در شرایط بدون حلال و با روش مکانوشیمیایی و بررسی ویژگی سینتیکی و هم‌دما حذف کادمیم

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار شیمی تجزیه، واحد تهران شرق (قیامدشت)، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دکترای شیمی آلی، پژوهشگر واحد مرکز رشد دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشیار شیمی فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

4 استاد شیمی آلی، دانشگاه علم وصنعت ایران، تهران، ایران

5 دکترای شیمی آلی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

دراین پژوهش، نانوچندسازه گرافن اکسید-مس-1و3و5-بنزن‎تری‎کربوکسیلات (GO-Cu-BTC) به روش سبز، درجا، شرایط بدون حلال و با روش مکانوشیمیایی بدون نیاز به خالص‌سازی ساخته شد. با به‎کارگیری پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) ساختار نانوچندسازه را تایید شد. در راستای بررسی کاربرد نانوچندسازه که در شرایط سبز تهیه شد، حذف فلز سنگین کادمیم مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، بررسی سینتیکی و هم‌دما برای حذف فلز انجام و غلظت یون‌های کادمیم با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که ظرفیت جذب کادمیم با جاذب نانوچندسازه به عامل‎هایی مانند pH و زمان تماس واکنش وابسته است. نتایج نشان داد که داده‌های هم‌دما از مدل لانگمویر پیروی می‌کنند. در این بررسی، مشخص شد که نانوچندسازه GO-Cu-BTC توانایی بالایی برای حذف کادمیم دارد و می‌تواند به‌عنوان یک جاذب موثر به‎کارگرفته شود. برپایه شرایط بهینه، 6 میلی‌گرم از نانوچندسازه، 94 % کادمیم محلول در آب را در pH برابر با  8 حذف می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of GO-Cu-BTC graphene oxide at the Green and in situ under solvent-free conditions by the mechanochemical methods and evaluation of kinetic and isotherm properties of cadmium removal

نویسندگان [English]

  • hamideh hamzeh ali 1
  • sara mashkouri 2
  • beheshteh sohrabi nazari 3
  • mohammad reza naimi jamal 4
  • leila panahi 5
1 Assistant Prof. of Analytical Chemistry, Department of chemistry, East Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Ph.D of Organic Chemietry, Research incubator at the Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 Associate Prof. of Physical Chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
4 Professor of Organic Chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
5 . Ph.D of Organic Chemietry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research, GO-Cu-BTC nanocomposite was prepared at the green, in situ under solvent-free by using the mechanical method without purification. XRD and FESEM demonstrated the structure of nanocomposite. In order to investigate the application of the nanocomposites synthesized in green conditions, cadmium heavy metal removal was studied. Here, kinetic and isotherm studies of metal removal were performed and the concentration of cadmium ions was measured by atomic absorption spectrometry. The results showed that the adsorption capacity of the cadmium by the nanocomposite adsorbent was dependent on parameters such as pH and reaction time. Optimal conditions showed that 6 mg of nanocomposite removed 94% of water-soluble cadmium at pH 8. The results showed that the isotherm data followed the Langmuir model. In this study, it is found that GO-Cu-BTC has a high ability to adsorb cadmium and can be used as a low-cost adsorbent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • GO-Cu-BTC
  • Cadmium
  • Removal efficiency
  • Adsorption Isotherm
  • Kinetics Isotherm
[1] Cho, S.J.; Rhee, D.K.; Pyo, S.; J. Nutrition 22, 1177–1184, 2006.
[2] Holan, Z.; Volesky, B.; Biotechnol. Bioeng. 43, 1001-1009, 1994.
[3] Abtahi, M.; Mesdaghinia, A.; Saeedi, R.; Nazmara, S.; Desalin water treat 51, 3224-3229, 2013.
[4] Naddafi, K.; Rastkari, N.; Nabizadeh, R.; Saeedi, R.; Gholami, M.; Sarkhosh M.; Desalin Water Treat 57, 89-99, 2016.
[5] Gupta,V.K.; Ali, I.; J. Colloid Interface Sci. 28, 271-321, 2004.
[6] Ghaneian, M.T.; Ehrampoush, M.H.; jamshidi, B.; Soudaiezadeh,H; Askarishahi, M.; Dehvari, M.; ChemPhysChem 15, 205-211, 2013.
[7] Dąbrowski, A.; Adv. Colloid Interface Sci, 93,135-224, 2001.
[8] Ahuja, P.; Gupta, R.; Saxena, R.; Process Biochem. 34, 81- 85, 1999.
[9] Hao, L.; Song, H.; Zhang, L.;Wan, X.; Tang, Y.; J. Colloid Interface Sci. 369, 381–387, 2012.
[10] Bae, J.; Lee, E.J.; Jeong, N.C.; Chem. Commun. 54, 6458, 2018.
[11] Xiang, Z.; Yang, W.; Cao, D.; Int. J. Hydrogen Energy 37, 946, 2012.
[12] Borzou, A.; Kalbasi, M.; Hoodaji, M.; Abdouss, M.; Mohammadi, A.; Pelagia Research Library 4(2), 136-142, 2014.
[13] Vishnyakov, A.; Ravikovitch, P.I.; Neimark, A.V.; Nano Lett. 3, 713, 2003.
[14] Krawiec, P.; Kramer, M.; Sabo, M.; Kunschke, R.; Adv. Eng, Mater.8, 293, 2006.
[15] Lamia, N.; Jorge, M.; Granato , M.A.; Chem.Eng. Sci. 6, 3240, 2009.
[16] Li, H.; Cao, X.; Zhang, C.; Yu, Q.; Zhao, Z.; Niu, X.; Sun, X.; Liu, Y.; Ma, L.; Li, Z.; RSC Adv. 7, 16273–16281, 2017.
[17] Lian, X.; Yan, B.A.; RSC Adv. 6, 11570–11576, 2016.
[18] Yu, S.; Wang, J.; Song, S.; Sun,; Li, K.J.; Wang, X.G.; Chen, Z.S.; Wang, X.; Sci. China Chem. 60(3), 415-422, 2017.
[19] Zhang, Y.; Liu, J.W.; Chen, X.W.; Wang, J.H.; J. Mater. Chem. B. 3, 983–989, 2007.
[20] Dey, R.S.; Hajra, S.; Sahu, R.K.; Raj, C.R.; Panigrahi, M.K.; Chem. Commun. 48, 1787–1789, 2012.
[21] Ahmed, I.; Khan, N.A.; Hasan, Z.; Jhung, S.H.; J. Hazard. Mater. 37, 250–251, 2013.
[22] Ruddock, P.S.; Liao, M.; J. Phytotherapy Research. 19, 327–336, 2005.
[23] Qian, X.; Yadian, B.; Wu, R.; Long, Y.; Zhou, K.; Zhu, B.; Huang, Y.; Int. J. Hydrog. Energy. 38, 16710–16715, 2013.
[24] Cheng, J.; Xuan, X.; Yang, X.; Zhou, J.; Cen, K.; RSC Adv. 76, 832-839, 2018.
[25] Li, Y.; Xie, M.; Zhang, X.; Liu, Q.; Lin, D.; Xu, C.; Xie, F.; Sun, X.; Sensors Actuators B Chem. 278, 126–132, 2019.
[26] Dhir, B.; Kumar, R.; Int. J. Environ. Res. 4, 427-328, 2010.
[27] Farooq, U.; Kozinski, J.A.; Khan, M.A.; Athar, M.; Int. J. Environ. Res. 101, 5043-53, 2010.