سنتز و بكارگيري نانوكامپوزيت منيزيوم فريت – كيتوسان براي حذف فلورايد از محلول آبي با استفاده از بهينه سازي سطح – پاسخ

Synthesis and employment of magnesium ferrite – chitosan nanocomposite for fluoride removal from aqueous solution with the aid of response surface optimization

مقدمه: وجود فلورايد مازاد در آب شرب باعث ايجاد انواع مختلفي از بيماري ها مي گردد بنابراين حذف فلورايد از آب آشاميدني براي حفظ سلامتي انسان ضروري است. از اين رو اين تحقيق به بررسي حذف فلورايد از آب بوسيله نانوكامپوزيت منيزيوم فريت – كيتوسان مي پردازد. مواد و روش ها: در اين تحقيق نمك هاي نيترات منيزيوم و آهن براي سنتز منيزيوم فريت به روش خود احتراقي بكارگرفته شدند. سپس نانوكامپوزيت فريت – كيتوسان با استفاده از اپي كلروهيدرين سنتز گرديد. شناسايي ساختار جاذب بوسيله تكنيك هاي ميكروسكوپي الكتروني روبشي و عبوري، مغناطيس سنجي ارتعاشي، پراش اشعه ايكس و آناليزعنصري انجام گرفت. پارامترهاي موثر در فرآيند جذب شامل pH، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت فلورايد با روش شناسي سطح پاسخ و طراحي باكس- بنكن انجام پذيرفت. مطالعه ايزوترم در محدوده غلظتي 10 تا 100 ميلي گرم بر ليتر انجام شد. نتايج : مقدار بهينه پارامترهاي موثر يعني pH، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت فلورايد بترتيب 2/8، 4/5 دقيقه، 19 ميلي گرم و 28/87 ميلي گرم در ليتر مي باشد. در شرايط بهينه حداكثر درصد حذف فلورايد 98/1 درصد بوده است. نتايج مطالعه ايزوترم بيانگر آن است كه فرآيند جذب از مدل لنگموير با ظرفيت 181/1 ميلي گرم فلورايد بر گرم جاذب پيروي مي كند. نتيجه گيري: نتايج اين تحقيق نشان مي دهد كه نانوهيبريد سنتز شده از پتانسيل خوبي بعنوان جاذب مغناطيسي ارزان براي اهداف اصلاح محيط زيست برخوردار است بطوري كه مي تواند براي حذف موثر فلورايد از محلول آبي بكار گرفته شود.

Background and objectives Excess fluoride ions in drinking water cause several diseases so the defluoridation of drinking water with excess fluoride is necessary for human health. Hence this work describes fluoride removal from water using MgFe2O4 – chitosan nanocomposite. Material and methods In this work a nitrate salt of Mg and Fe were used to synthesis MgFe2O4 through a combustion route. Then MgFe2O4 - chitosan nanocomposite was synthesized using epichlorohydrin as a linker. Characterization of the sorbent was performed with FESEM, TEM, VSM, EDX and XRD techniques. Effective parameters on the adsorption process such as pH, contact time, adsorbent dosage and fluoride concentration was optimized by response surface methodology (RSM) using Box – Behnken design (BBD). Isotherm study was studied at the fluoride concentration range of 10 – 100 mg/L. Results The optimum value of pH, contact time, adsorbent dosage and fluoride concentration were 2.8, 4.5 min, 19.0 mg and 28.87 mg/L, respectively. At the optimum condition maximum removal efficiency was 98.1%. Results showed that adsorption process followed Langmuir model with capacity of 181.1 mg/g. Conclusion The result of the present work showed that the nanohybrid has good potential as a cheap magnetic sorbent for environmental remediation purpose as can be used for effective removal of fluoride from water solution.