Manganese dioxide nanoclusters as a potential nano-sorbent for the removal of silver ion from water

نانوخوشه هاي منگنز دي اكسيد نمناك از اكسيداسيون يون هاي منگنز(??) بوسيله محلول آمونياك پروسولفات تهيه و به عنوان جاذب جديدي براي يون هاي نقره و حذف آن از محيط هاي آبي استفاده شد. ويژگي هاي تركيب سنتز شده به وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM)، DLS، EDAX، XRD و BET مشخص شد. تصاوير SEM نشان داد كه نانوخوشه هاي منگنز دي اكسيد نمناك سنتز شده، شامل نانو خوشه هاي جوجه تيغي شكل، با سوزن هاي به قطر nm 36 و طول nm 1000 مي باشد. از داده هاي XRD معلوم شد كه در اين روش آلوتروپ MnO2-? تشكيل مي شود. دسته اي از آزمايش ها نشان داد كه نانوخوشه هاي منگنز دي اكسيد نمناك داراي ظرفيت جذب +Ag مي باشد. ماكزيمم جذب بوسيله مدل لانگمير براي يون نقره mg.g-1 81/97 برآورد شد. جذب يون نقره بر روي نانوخوشه هاي منگنز دي اكسيد نمناك از فرايندهاي سرعتي و سينتيكي پيروي مي كند. عوامل موثر در حذف يون نقره از روي نانوخوشه هاي منگنز دي اكسيد نمناك به مقدار pH و دماي محلول بستگي دارد. در حضور يون هاي Na+، Ca2+ و Mg2+ با غلظت پايين تر از ppm200 تاثير معني داري براي حذف يون نقره نداشت. يون هاي جذب شده، به آساني با حجم كوچكي از يك محلول تيواوره و هيدروكلريك اسيد شسته شد. سرانجام داده هاي آزمايشات نشان داد كه مي توان از نانوخوشه هاي منگنز دي اكسيد نمناك سنتز شده، براي حذف يون نقره از نمونه آب هاي واقعي استفاده كرد.

Hydrous manganese dioxide nanoclusters are prepared by the oxidation of manganese (II) ions with ammonium persulfate and used as a new sorbent for Ag+ ion removal from aqueous medium. The synthesized compound is characterized using scanning electron microscopy, dynamic light scattering, energy dispersive analysis of X-rays, X-ray diffraction and BET surface measurements. Scanning electron microscopy images showed that the synthesized Hydrous manganese dioxide nanoclusters include cactus-shaped nanoclusters with uniform needles of average diameter of 36 nm and length of 1000 nm. X-ray diffraction data reveal that ?-MnO2 is formed in this method. Batch experiments are carried out to evaluate the Ag+ adsorption capacity of Hydrous manganese dioxide nanoclusters. The maximum adsorption capacity estimated by the Langmuir model was 81.97 mg g-1 for Ag+. Silver ion adsorption on Hydrous manganese dioxide nanoclusters is a fast process and the kinetics followed a pseudo-second-order rate equation. The removal efficiency of Ag+ depends on Hydrous manganese dioxide nanoclusters amount, pH and temperature of the solution. The presences of Na+, Ca2+ and Mg2+ ions in the concentrations lower than 200 ppm have no significant influence on silver ion removal. The adsorbed ions can easily eluted by the small volume of a solution consisting thiourea and hydrochloric acid. Finally, the experimental data show that the synthesized Hydrous manganese dioxide nanoclusters can quantitatively remove silver ions from real water samples.