ساخت نانوکامپوزیت گرافن اصلاح شده‌ی روی- اکسید و کاربرد آن برای حذف فلزهای سنگین از محلول‌های آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشکده‌ی مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

فلزهای سنگین از جمله­ی آلاینده‏های زیست­محیطی هستند که مواجهه­ی انسان با بعضی از آن­ها می‏تواند مسمویت‏های مزمن و بعضاً حاد ایجاد نمایند. هدف این پژوهش، ساخت جاذبی مناسب برای جذب فلزهای سنگین از پساب­های صنعتی با استفاده از نانو فن­آوری است. ابتدا نانوکامپوزیت گرافن اصلاح شده/ روی اکسید ساخته شد. سپس قدرت جذب آن برای جذب فلزهای سنگین با قدرت جذب نانوذرات روی اکسید و گرافن اصلاح شده مقایسه و مشخص شد که قدرت جذب  نانوکامپوزیت گرافن اصلاح شده/ روی اکسید بیش­تر از نانوذرات و گرافن اصلاح شده، هر کدام به تنهایی است. در ادامه، اثر پارامترهای مؤثر بر جذب بررسی و مقادیر بهینه­ی آن­ها: زمان 30 دقیقه، دما 25 درجه­ی سلیسیوس، 6 pH و مقدار جاذب 0.03 g/L تعیین شد. داده‌های حاصل از بررسی هم­دما و سینتیک جذب برای این جاذب به ترتیب با مدل لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه‌ی دوم مطابقت داشت. براساس مطالعه­های ترمودینامیکی فرایند جذب گرمازا و خودبه­خودی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of modified graphene/ZnO nanocomposite and its application for removal of the heavy metal ions from aqueous solutions

نویسنده [English]

  • S.S Sajadi
چکیده [English]

The existence of heavy metals in nature is one of the pressing concerns because of their toxicity and threat to human life. The aim of this study is the preparation of suitable adsorbent for heavy metal adsorption from the waste water using nanotechnology. In this work, modified graphene/ZnO (MG/ZnO) nanocomposite was first synthesized. The as-prepared composite was then used as an adsorbent for heavy metal removal, and its adsorption efficiency was compared with the modified graphene and ZnO nanoparticles. Adsorption efficiency of the modified graphene/ZnO was found higher than modified graphene and ZnO nanoparticles. The influence of the effective parameters on the adsorption process was studied and optimized. The obtained optimum conditions were: time = 30 min, an adsorbent dosage of 0.03 g/L, pH of 6, and T = 25˚C. The experimental data were best described by the pseudo-second-order kinetic and Langmuir isotherm models. The obtained thermodynamic parameters indicate that the adsorption process was exothermic and spontaneous.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanocomposite
  • Modified graphene
  • ZnO
  • Heavy Metals

 

S. Mehdizadeh, S. Sadjadi, S.J. Ahmadi, M. Outokesh, JEHSE. 12, 1-7 (2014).

  • O.J. Esalah, M.E. Weber, J.H. Vera, Can. J. Chem. Eng., 78, 948-954 (2000).

  • K.V. Gupta, M. Gupta, S. Sharma, Water. Res., 35, 1125-1134 (2001).

  • K.C. Kang, S.S. Kim, J.W. Choi, S.H. Kwon, J. Ind. Eng. Chem., 14, 131-135 (2008).

  • Y. Liu, C.Y. Liu, Y. Liu, Appl. Surf. Sci., 257, 5513-5518 (2011).

  • R.B.K.D. Li, Science, 320, 1170-1171 (2008).

  • R. Li, L. Liu, F. Yang, Chem. Eng. J., 229, 460-468 (2013).

  • C.J. Madadrang, H.Y. Kim, G. Gao, N. Wang, J. Zhu, H. Feng, M. Gorring, M.L. Kasner, S. Hou, ACS Appl. Mater. Interfaces., 4, 1186-1193 (2012).

  • V. Chandra, K.S. Kim, Chem. Commun., 13, 3942–3944 (2011).

  •  V. Chandra, J. Park, Y. Chun, J.W. Lee, I. Hwang, K.S. Kim, ACS Nano., 7, 3979–3986 (2010).

  •  L. Irannejad, S.J. Ahmadi, S. Sadjadi, M. Shamsipur, JICS. 15, 111–119 (2018).

  •  X. Zhou, J. Zhang, H. Wu, H. Yang, J. Zhang, S. Guo, J. Phys. Chem. C., 115, 11957–11961 (2011).

  •  M.J. Jaycock, G.D. Parfitt, Onichester Ellis Horwood Ltd, (1981).

  •  M. Ogurlu, J. Micropor. Mesopor.Mat., 119, 276-283 (2009).

  •  R. Kaur, J. Singh, R. Khare, S.S. Cameotra, A. Ali, Appl. Water. Sci., 3, 207–218 (2013).

  •  I.S. Johari, N.A. Yusof, M.J. Haron, S.M.M. Nor, Polymer., 5, 1056-1067 (2013).

  •  A. Örnek, M. Özacar, I.A. Şengil, Biochem. Eng.J., 37, 192-200 (2007).