پالایش سرب از محلول های آبی با استفاده از نانوذرات دی اکسیدمنگنز سنتز شده به روش الکتروشیمیایی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آب و خاک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

2 پژوهشکده چرخه سوخت، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، تهران

3 دانشکده شیمی، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

هدف از این پژوهش سنتز نانو ذرات دی اکسید منگنز (MnO2) و تعیین کارآیی آن در حذف سرب از محلول های آبی بود. به این منظور نانو ذرات دی اکسیدمنگنز به روش الکتروشیمیایی کاتدی سنتز گردید و تاثیر پارامترهایpH، زمان تماس، مقادیر جاذب و اثر غلظت اولیه بر فرآیند جذب سرب در سیستم ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. ایزوترم های جذب لانگمیر و فرندلیچ و همچنین سینتیک های جذب سرب بر روی جاذب نانو ذرات دی اکسید منگنز بر اساس مدل های هو و همکاران و لاگرگرن بررسی شد. جهت مشخصه یابی و بررسی مورفولوژیکی نانو ذرات دی اکسید منگنز (MnO2) از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، دستگاه پراش نگار اشعه ایکس(XRD) و طیف سنج مادون قرمز(FTIR) استفاده گردید. تصاویر تولیدی با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که اندازه این ذرات 30 تا 50 نانومتر است. نتایج نشان داد که با افزایش pH محلول آبی از 3 تا 6، درصد و ظرفیت جذب سرب افزایش می یابد، به طوری که در pH برابر با 6 میزان جذب به حداکثر خود رسید ولی در pH برابر 7 کاهش یافت. لذا pH بهینه برای حذف سرب با استفاده از نانو ذرات دی اکسید منگنز برابر با 6 بدست آمد. افزایش زمان تماس باعث افزایش راندمان حذف شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت یونهای سرب ظرفیت جذب افزایش ولی راندمان جذب کاهش می یابد. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از نانوذرات دی اکسیدمنگنز به عنوان یک روش مناسب باپتانسیل بالا درحذف سرب از محلولهای آبی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Removal of lead from aqueous solutions using manganese dioxide nanoparticles synthesized by electrochemical method

نویسندگان [English]

  • Mehdi Hosseinifard 1
  • Hadi Ghorbani 1
  • Mustafa Aghazadeh 2
  • Mojtaba Hosseinifard 3
1 Department of Water and Soil, Shahrood University of Technology, Shahrood
2 Institute of Nuclear Science and Technology, Tehran
3 Faculty of Chemistry, University of Tehran, Tehran
چکیده [English]

The objectives of this research were to synthesis Manganese dioxide nanoparticles and determining its efficiency in the removal of lead from aqueous solutions. Consequently, Manganese dioxide nanoparticles were synthesized cathode electrochemical deposition method and the effect of pH, contact time, Lead concentration and nanoparticles amount on Lead removal efficiency were investigated in batch system. Scanning Electron Microscope (SEM), XRD and FTIR were used to characterization of the synthesized Manganese dioxide nanoparticles. SEM results showed that the diameter of the particles is 30-50 nm. Results also showed that the optimum pH value for adsorption was 6.The adsorption capacity increased and the adsorption efficiency decreased with increasing concentration of Lead ions and reducing the amount of adsorbent. In a study of the adsorption isotherm, experimental data from the Langmuir model to follow. The data obtained in this study showed that the absorption of lead absorption kinetics model obeys Hu et al. The overall results of this study showed that the use of manganese dioxide .nanoparticles as a suitable method whit high potential for the removal of lead from aqueous solutions

کلیدواژه‌ها [English]

  • Removal of Lead
  • Manganese Dioxide Nanoparticles
  • Electrochemical Synthesis
  • Aqueous Solutions

مراجع

  1. Wan ngah W S, Hanafiah M A. Removal of heavy metal ions from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents. a review, Bioresour Technol; 2008; 99(10): 3935-48.
  2. Ekpo K E, Asia L O, Amayo K O, Jegede D A. Determination of lead, cadmium and mercury insurrounding water and organs of some species of fish from Ikpobariver in Benin city, Nigeria. International Journal of Physical Science;2008; 3(11): 289-292.
  3. Chen J Z, Tao X C, Xu J, Zhang T, Liu Z L. Biosorption of lead, cadmium and mercury by
  4. immobilized Microcystisaeruginosa in a column. Process Biochem; 2005; 40(12): 3675-3679.
  5. Institute of Standards and Industrial Research of Iran. Drinking water: Their physical and chemical properties. Iran;1992. ]In Persian[
  6. 0zcan A, Ozcan A S, Tunali S, Akar T, Kiran I. Determination of the equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters of adsorption of copper(II) ions onto seeds of Capsicum annuum. Journal of Hazard Mater; 2005; 124: 200-208.
  7. Prasad M, Saxena S. Sorption mechanism of same divalent metal ions onto low-cost mineral adsorbent. J. of Ind. Eng. Chem. Res; 2004; 43: 1512-1522.
  8. Chen J H, Wang YJ, Cui Y X, Wang S Q, Chen Y C. Adsorption and desorption of Cu (II), Zn (II), Pb (II), and Cd (II) on the soils amended with nanoscale hydroxyapatite. J.of Environmental Progress and Sustainable Energy; 2010; 29(2): 233-241.
  9. Zaman M I, Mustafa S, Khan S, Xing B. Effect of phosphate complexation on Cd2+ sorption by
  10. manganese dioxide (MnO2). Journal of Colloid Interface Sci; 2009; 330: 9-19.
  11. Su Q, Pan B, Wan S, Zhang W, Lv L. Use of hydrous manganese dioxide as a potential
  12. sorbent for selective removal of lead, cadmium, and zinc ions from water. Journal of Colloid Interface Sci; 2010; 349: 607–612.
  13. Meng X, Hongjie W, Di L, Dan Q, Yujia Z, Yili W. Removal of Pb(II) from aqueous solution by
  14. hydrous manganese dioxide: Adsorption behavior a mechanism. Journal of Environmental
  15. Sciences; 2013; 25(3): 479–486.
  16. Shih H, Dong H. Rapid removal of heavy metal cations and Anion from aqueous solutions by
  17. anamino-functionalized magnetic nanoadsorbent. Journal of Hazardous Materials; 2009;
  18. :174-179.
  19. Herrero D, Arias P L, Cambra J F, Antuano N. Studies on impurity iron Removal from zinc
  20. electrolyte using MnO2-H2O2. Hydrometallurgy; 2010; 105: 370-373.
  21. Aghazadeh M, Hosseinifard M. Electrochemical preparation of ZrO2 nanopowder: Impact of the
  22. pulse current on the crystal structure, composition and morphology.Ceramics International; 2013; 39(4): 4427-4435.
  23. Lagergren S. Absolute theory of so called adsorption of soluble substances. Handlinger; 1898; 24(4): 1-39.
  24. Ho Y, Wase D, Forster C. Kinetic studies of competitive heavy metal adsorption by sphagnum
  25. moss peat. Environmental Technology; 1996; 17(1): 71-77.
  26. Othman H, Yue Z, Charles J B. Thiolfunctionalised mesoporous silica-Coated magnetite
  27. nanoparticles for high efficiency removal and recovery of Hg from water. water research; 2012; 46(12): 3913-3922.
  28. Jooyoung S, Hyeyoung K, Jyonjsik J. Adsoption of heavy metal ions from aqueous solution by
  29. polyrhodanine-encapsulated magnetic nanoparticles. J. of Colloid and Interface Science; 2011; 359(P. P):
  30. -511.
  31. Langmuir I. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Part. 1. Solids,
  32. Journal of Am. Chem. Soc; 1916; 38: 2221- 2295.
  33. Freundlich H M F. Over the adsorption in solution. Journal of Phys. Chem; 1906; 57: 385- 470.
  34. Lijing D, Zhiliang Z, Hongmei M, Yanling Q, Jianfu Z. Simultaneos adsorption of lead and cadmium on Mno2-loaded resin. Journal of Environmental science; 2010; 22(2): 225-229.
  35. Zhang X, Lin S, Lu, X Q, Chen Z L. Removal of Pb(II) from water using synthesized kaolin supported nanoscale zero-valent iron. Journal of Chemical Engineering; 2010; 163: 243-248.
  36. Donglin Z, Xin Y, Hui Z, Changlun C, Xiangke W. Effect of environmental conditions on Pb(II) adsorption on-MnO2. Journal of Chemical Engineering; 2010; 164: 49-55.
  37. Sotoodeh O, Ahmadimoghadam M, Mortazavi M S, Aghaei B. Investigatio efficiency of Zerovalent iron nanoparticles on lead removal from water. Proc. Management and Novel Technologies in Health Science and Environment Tehran; 2010: 1-9. ]In Persian[
  38. Donghee P, Lim S R, Yun Y S, Park J M. Development of a new Cr(VI) biosorbent from agricultural biowaste. Bioresource Technology; 2008; 99 (18): 8810-8818.
  39. Ozcar M, Sengil I A. Adsorption of metal complex dyes from aqueous Solutions by pin sawdust. J. of Bioresource Technology; 2005; 96(7): 791-795.
  40. Qingdong Q, Qianqian W, Dafang F, Jun M. An efficient approach for Pb(II) and Cd(II) removal using manganese dioxide formed insitu. Journal of Chemical Engineering; 2011; 172: 68-74.
  41. Saberi A. comparision of Pb2+ removal efficiency by zero valent iron nanoparticles and Ni/Fe bimetallic nanoparticles. Irannian Journal of Energy and Environment; 2012; 3(2): 186-192.
  42. Yueming R, Ni Y, Jing F, Jun M, Qing W, Nan L, Qing D. Adsorption mechanism of copper and
  43. lead ions onto graphene nanosheet/d-MnO2. Journal of Materials Chemistry and Physics; 2012; 136: 538-544.
  44. Chao L, Rongyan W, Dan G, Shengfang Z, Shiqiang Y. Adsorption behavior of MnO2
  45. functionalized multi-walled carbon nanotubes for the removal of cadmium from aqueous
  46. solutions. Journal of Chemical Engineering; 2013; 225: 406-415.
فصلنامه علوم محیطی
دوره 13، شماره 4
دی 1394
صفحه 27-36

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار