فعال سازي گرافن اكسايد با HCl به منظور حذف نيترات از محيط هاي آبي (بررسي سينتيك و مكانيسم واكنش ها)

Activation of Graphene Oxide with Hydrochloric Acid for Nitrate Removal from Aqueous Solutions

نوشيدن آب آلوده به نيترات در درازمدت تهديد جدي براي سلامتي انسان محسوب مي شود. در اين مطالعه افزايش توانايي گرافن اكسايد توسط فعال سازي با اسيد كلريدريك به منظور حذف نيترات از محيط هاي آبي مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش ها به صورت ناپيوسته و با تغيير فاكتورهاي موثر در واكنش مانند pH، زمان ماند، غلظت نيترات، غلظت گرافن اكسايد و گرافن اكسايد فعال شده، صورت گرفت و كارايي حذف با استفاده از آزمون آماري ONE WAY ANOVA و نرم افزار SPSS-16 مورد بررسي قرار گرفت. مشخصات ساختاري گرافن اكسايد فعال شده با استفاده از روش FE-SEM مجهز به طيف سنجي پراش انرژي و سطح ويژه آن نيز با استفاده از روش BET و BJH تعيين شد. نتايج نشان مي دهد كه 52 درصد ساختار گرافن اكسايد فعال شده از كربن تشكيل شده و متوسط قطر منافذآن896/26 نانومتر مي باشد. در اين مطالعه حداكثر ميزان جذب تعادلي برآورد شده توسط گرافن اكسايد فعال شده در حدود 3333/33 ميلي گرم بر گرم براي نيترات به دست آمد كه اين مقدار از مقادير گزارش شده توسط ساير جاذب هاي مطالعه شده تاكنون بسيار بالاتر است. با توجه به نتايج حاصله مي توان از گرافن اكسايد فعال سازي شده به عنوان يك روش جديد براي حذف نيترات از محيط هاي آبي بهره برداري نمود.

Long-term drinking of nitrate-contaminated water poses a serious risk to human health. The present study explores the possibility of enhancing the adsorption capacity of graphene oxide via activation with hydrochloric acid for nitrate removal from aqueous solutions. Experiments were performed in a batch reactor in which such major factors as pH، reaction time، and concentrations of both graphene oxide (GO) and activated graphene oxide (AGO) were used as variables. Nitrate removal efficiency was investigated using the One-Way ANOVA statistical test and SPSS-16 software. The chemical composition and solid structure of the synthesized AGO were analyzed using FE-SEM coupled with energy dispersive spectrometry (EDS). The micropore volumes of the samples were determined using the BET and BJH. The predominant composition (52%) of the synthesized AGO was C and its mean pore diameter was 26.896 nm. The maximum adsorption capacity of AGO was estimated at 3333.33 mg/g. Based on the results، the AGO nano-structure may be recomended as a new means for nitrate removal from aqueous solutions.