حذف يون كروم شش ظرفيتي با جذب بر روي نانو ذرات فريت منگنز: مطالعه سينتيك و ترموديناميك

Removal of chromium (VI) by adsorption on Manganese ferrite Nanoparticles: kinetic and thermodynamic study

نانو ذرات فريت منگنز MnFe2O4 جاذب مؤثري براي حذف مواد آلي و غير آلي است. در اين مطالعه MnFe2O4 با استفاده از روش همرسوبي تهيه شد. ويژگي­ هاي جاذب تهيه ­شده با استفاده از XRD و SEM تعيين شد. جاذب تهيه‌شده براي حذف كروم شش ظرفيتي از محلول آبي مورد سنجش قرار گرفت. نتايج حذف كروم از محلول آبي نشان داد كه كروم شش ظرفيتي در pH معادل 2 به‌طور مؤثرتري حذف شده است. مطالعات سينتيكي نشان داد كه حذف كروم از مدل سينتيكي مرتبه دوم تبعيت مي­كند. مدل نفوذ درون ذره­اي نشان داد كه نفوذ درون ذره‌اي تك مرحله‌اي نبوده است. مشاهدات ايزوترم نيز بيان­گر آن بود كه حذف كروم شش ظرفيتي با مدل لانگموير مطابقت دارد و ماكزيمم گنجايش جذب كروم شش ظرفيتي 34/84 ميلي­گرم بر گرم است. اثر دما در حذف كروم نشان داد كه مقدار G∆ واكنش منفي و مقدار H∆ واكنش مثبت است. از اين رو واكنش كروم شش ظرفيتي با فريت منگنز به‌صورت شيميايي گرماگير و خودبه‌خودي است. نتايج بيان‌گر اين موضوع است كه نانو ذرات فريت منگنز به‌عنوان جاذب مؤثري براي حذف منابع آب آلوده شده به كروم شش ظرفيتي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد.

The present study aimed to remove hexavalent chromium from aqueous solution by manganese ferrite nanoparticle. In this study, MnFe2O4 was prepared based on co-precipitation method. The adsorbent properties were determined using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD). In this research, the effects of pH (2, 5, 7, 9 and 11), contact time of 2 to 360 minutes and concentrations of 1 to 200 mg/l and temperature (283 to 328 K) for the removal of hexavalent chromium were investigated. The agitation parameter was kept constant for all experiments at 170 rpm. The results of nanoparticle synthesis showed that the nanoscale dimensions were less than 200 nm, and the shape of the spherical particles followed the cubic spinel structure. Moreover, the pH of zero point of the nanoparticle was 6.8. Kinetic studies showed that the removal of chromium followed the second-order kinetic model. Intrinsic particle diffusion model showed that single-particle intrusiveness was not present and absorption consists of two steps: first, pushing the absorbent layer onto the adsorbent surface and then penetrating the molecule inside the pores. It was found that the removal of chromium is followed the Langmuir model, and the maximum absorption capacity of the hexavallent-chrome is 34.84 mg/g. The resulting value of n=2.92 (Freundlich isotherm) indicates the chemical absorption of chromium on the adsorbent of hexavalent chromium. The highest adsorption rate occurred at 328 ° K. The amount of ΔG was negative and ΔH reacted positively. This is because that chromium-reacted manganese ferrite is chemically thermostable and spontaneous