بررسي حذف فلورايد و كروم از محلول‌هاي آبي توسط نانو ذرات سيليس و SBA-15 سنتز شده از اندام گياه ذرت‌

Investigation of fluoride and chromium removal from aqueous solutions by silica and SBA-15 nanoparticles synthesized from corn plant organs

سيليس تركيبي ارزشمند، با كارايي بسيار بالا در زمينه‌هاي مختلف مي‌باشد. مطالعه حاضر با هدف بررسي مكان‌هاي تجمع سيليس در گياه ذرت و تهيه مزوحفره SBA-15 و استفاده از آن در حذف كروم و فلورايد محلول‌هاي آبي انجام گرفت. در ابتدا نانو سيليس و سپس نانوذرات SBA-15 عامل‌دار شده سنتز شد. تأثير عوامل pH، مقدار جاذب، غلظت اوليه يون‌ها و زمان تماس بر حذف فلزات سنگين كروم و فلورايد نيز مورد آزمايش قرار گرفت. براي سنجش نمونه‌ها از روش رنگ‌سنجي با اسپكتروفوتومتر، در طول موج 540 و 570 نانومتر استفاده شد. مقدار سيليس موجود در گياه ذرت با استفاده از روش فلورسانس اشعه ايكس (XRF) تعيين شد. نتايج حاصل نشان داد كه بيشترين درصد سيليس مربوط به برگ گياه ذرت با 8/93 درصد بود. بررسي حاصل از تكنيك پراش اشعه ايكس (XRD) و تبديل فوريه مادون قرمز(FT-IR) تشكيل ذرات سيليس را با ساختمان آمورف و پيوندهاي سيلوكسان (Si-O-Si) نشان دادند و نتايج حاصل از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نيز اندازه‌اي حدود 8-15 نانومتر را نشان داد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) نيز بيان‌گر سنتز موفقيت‌آميز SBA-15 با تقارن شش ضلعي و كانال‌هاي منظم، حجم منفذ زياد و قطر منافذ متوسط 10 نانومتر بود. نتايج نشان داد كه حداكثر زمان جذب براي كروم60 و فلورايد در80 دقيقه بود و مقدار جذب در هر واحد جاذب براي كروم 53 درصد و در فلورايد 41 درصد افزايش يافته بود. اين تحقيق نشان داد كه پسماند كشاورزي ذرت منبع مناسبي جهت توليد نانو ذرات سيليس و SBA-15 است كه مي‌تواند به‌عنوان روشي ارزان و مفيد در جهت حذف آلودگي آبي نيز مؤثر واقع شود.

Silica is a valuable compound with very high performance in various fields. The aim of this study was to investigate the sites of silica accumulation in corn to prepare SBA-15 and its use in the removal of chromium and fluoride from aqueous solutions. First silica nanoparticles and then functionalized SBA-15 nanoparticles were synthesized. Afterwards the effect of pH, adsorbent amount, initial concentration of ions and contact time on the removal of heavy metals chromium and fluoride were tested. To measure the samples, colorimetric method was performed using spectrophotometers at 540 and 570 nm. The amount of silica in corn was determined using X-ray fluorescence (XRF). The results showed that the highest percentage of silica was related to corn leaves with 93.8%. X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FT-IR) indicated the formation of silica particles with amorphous structure and siloxane bonds (Si-O-Si). The results of scanning electron microscopy (SEM) represented a size of about 8-15 nm. Transmission electron microscopy (TEM) images displayed that the SBA-15 has been successfully synthesized with hexagonal symmetry and regular channels, a large pore volume, and an average pore diameter of 10 nm. The results pointed that the maximum adsorption time for chromium was 60 min and in 80 min for fluorine. The amount of adsorption per adsorbent unit increased by 53% for chromium and by 41% for fluorine. This study demonstrated that corn agricultural waste can be a good source for the production of silica and SBA-15 nanoparticles, which can also be effective as a cheap and useful way to eliminate water pollution.