حذف نيترات از محلول هاي آبي توسط نانوذرات آهن صفر ظرفيتي سبز زيست تخريب پذير

Nitrate Removal from Aqueous Solutions using Green and Biodegradable Zerovalent Iron Nanoparticles

زمينه و هدف: نانوذرات آهن صفرظرفيتي سطح ويژه و واكنش‌‌پذيري بالايي داشته و در حذف يون نيترات توانايي بالايي دارند. هدف از اين تحقيق حذف يون نيترات از محيط­هاي آبي توسط نانوذرات آهن صفر ظرفيتي دوست­دار طبيعت بود. روش كار: در اين مطالعه نانوذرات آهن صفر‌ظرفيتي به روش احياي شيميايي سولفات آهن توسط بوروهيدريد ‌سديم سنتز شدند. با استفاده از پليمر‌هاي‌ طبيعي و سبز گوارگام و تركيب زانتان‌گام+گوارگام نسبت به پوشش‌دار كردن و پايدارسازي نانوذرات آهن صفر ظرفيتي سنتز شده و جلوگيري از رسوب و هماوري ذرات اقدام گرديد. يافته­ ها: نتايج نشان داد كه نانوذرات آهن صفر ظرفيتي بدون پوشش، با پوشش گوارگام و زانتان‌گام+گوارگام به ترتيب يون نيترات را در مدت زمان بهينه 100، 50 و 40 دقيقه و در اسيديته‌هاي 2، 5 و 6 احياء نمودند. با افزايش غلظت نانوذرات آهن صفر ظرفيتي (2 تا 10 گرم بر ليتر) احياي يون نيترات به ترتيب از 43/83 به 36/91 توسط نانوذرات آهن صفر ظرفيتي با پوشش گوارگام، 47/89 به 16/96 توسط نانوذرات آهن صفر ظرفيتي با پوشش زانتان‌گام+گوارگام و 01/66 به 06/76 درصد توسط نانوذرات آهن صفرظرفيتي بدون پوشش افزايش يافت. با افزايش غلظت نيترات (100 تا 400 ميلي‌گرم در ليتر) راندمان احياي آن توسط نانوذرات آهن صفر‌ظرفيتي با پوشش گوارگام، زانتان‌گام+گوارگام و بدون پوشش به ترتيب از 26/84 به 04/69 ، 65/88 به 49/75 و 17/66 به 97/47 درصد كاهش يافت. نتيجه‌گيري: به طور كلي، نتايج اين تحقيق نشان داد كه استفاده از پايداركننده‌هاي پليمري سبب بهبود عملكرد نانوذرات آهن صفرظرفيتي در حذف نيترات از محلول مي‌گردد.

Background and objectives: Zerovalent iron nanoparticles (ZVIN) had high potential for nitrate removal from aqueous solutions due to high surface area and reactivity of them. The aim of this study was nitrate removal from aqueous solutions using environmentally friendly stabilized ZVIN. Methods: ZVIN were synthesized via chemical reduction by sodium borohydride. In order to preventing of ZVIN from being agglomerated these particles were stabilized by natural and green biopolymers of Guar gum and Xantan gum. Results: Xantan gum+ Guar gum stabilized ZVIN had the most efficiency for nitrate reduction from aqueous solutions. Results also revealed optimum contact times for nitrate removal were 100, 50 and 40 minutes for Bare, Guar gum and Xantan gum+ Guar gum stabilized ZVIN respectively. The optimum pH values for nitrate reduction were 2, 5 and 6 for Bare, Guar gum and Xantan gum+ Guar gum stabilized ZVIN respectively. Nitrate removal efficiency increased by increasing of ZVIN dosages (2 to 10 g/L) from 66.01 to 76.06, 83.43 to 91.36 and 89.47 to 96.16 percent for Bare, Guar gum and Xantan gum+ Guar gum stabilized ZVIN respectively. The results showed when nitrate dosages enhanced (from 100 to 400 mg/L) the efficiency of nitrate removal from aqueous solutions decreased from 66.17 to 47.97, 84.26 to 69.06 and 88.65 to 75.49 percent for Bare, Guar gum and Xantan gum+ Guar gum stabilized ZVIN respectively. Conclusion: Results of this study revealed that application of polymeric stabilizers caused increasing zero-valent iron nanoparticle efficiency in nitrate removal from aqueous solution.