Application of Electrochemically Synthesized Magnetite, Hematite, Iron Nanocomposite as a New Sorbent For The Removal of Lead Ions From Water

آلودگي آب توسط يون هاي فلزات سنگين نظير سرب به صورت جهاني در حال وقوع است. روش هاي معمولي حذف يون هاي فلزات سنگين از آب شامل روش هاي رسوبدهي شيميايي و الكتروشيميايي، مبادله يون، اسمز معكوس و جذب مي باشد. بين روش هاي ذكر شده فوق، جذب سطحي يون هاي فلزات سنگين روي نانومواد جامد يكي از روش هاي جالب و توصيه شده مي باشد. جذب سطحي به خاطر كارايي خوب، سهولت اجرا و ارزان قيمت بودن مورد توجه قرار گرفته است. در اين مطالعه نانوكامپوزيت مگنتيت/هماتيت/آهن (MHINC) به روش تخليه قوس الكتريكي كم ولتاژ در حضور ميدان مغنتاطيسي خارجي با قدرت 2/1 تسلا سنتز شد. مطالعه تصاوير ميكروسكوپ هاي الكتروني روبشي و عبوري نشان داد كه نانوكامپوزيت سنتز شده شامل نانوذرات يكنواختي با قطر ميانگين 7 نانومتر مي باشند. نانوكامپوزيت تهيه شده به عنوان جاذب جديد براي حذف يون هاي فلزات سنگين از آب هاي آلوده استفاده شد. داده هاي تجربي نشان مي دهند كه جذب يون هاي سرب بر روي MHINC به طور قابل قبولي با ايزوترم لانگموير سازگار است. بر اين اساس، ماكزيمم ظرفيت جذب يون سرب بر روي نانوكامپوزيت سنتز شده mg g-1 86 بدست آمد. شرايط تجربي بهينه براي حذف يون هاي فلزات سنگين به ويژه يون سرب شامل 5 =pH، حجم نمونه 25 ميلي ليتر، وزن جاذب 25 ميلي گرم، زمان مخلوط كردن 25 دقيقه و دما برابر دماي اتاق مي باشد. مطالعات واجذب يون سرب از روي نانوجاذب نشان داد كه محلول اسيدي شامل اسيدكلريدريك 3 مولار و اسيد نيتريك 2 مولار مي تواند به عنوان شوينده مناسب براي واجذب يون هاي سرب استفاده شود.

Water pollution by heavy metal ions such as Pb occur globally. The conventional methods for the heavy metal ions removal from the water include electrochemical and chemical precipitations, ion exchange, reverse osmosis and sorption. Among the above mentioned different methods, sorption of heavy metal ions on the surface of solid nanomaterials is one of the most recommended and interest methods. Sorption is attractive due to its merits of efficiency, cheap and simple operation. In this study, hematite/magnetite/iron nanocomposite (MHINC) is synthesized by the low voltage electrical arc method in the presence of 1.2 Tesla external magnetic fields. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy show that the synthesized MHINC includes uniform nanoparticles with 7 nm average diameters. The prepared MHINC is used as a new sorbent to remove heavy metal ions from polluted waters. Experimental data shows that the sorption of lead ions on the surface of MHINC is acceptably fitted to the Langmuir isotherm. Based on the experimental data, a maximum sorption capacity of 86 mg g-1 is achieved for the sorption of lead ions on the surface of MHINC. The experimental optimum conditions for the lead ion removal includes pH=5, 25 ml sample volume, 25 mg sorbet and 25 min mixing time in the room temperature. Desorption studies showed the adsorbed lead ions on MHINC surface can be done by using 1ml acidic solution containing 3 M HCl and 2 M HNO3.