الكتروسنتز فيلم نانو كامپوزيت PANI@MgO/TiO2 به روش ولتامتري چرخه‌اي و بررسي توانايي آن در حذف يون سرب II از آب

Electrosynthesis of PANI@MgO/TiO2 Nanocomposite film by Cyclic voltammetry method and investigation of its ability to remove of heavy metals ion from aquatic media

دراين مقاله، مراحل ساخت فيلم نانوكامپوزيت PANI@MgO/TiO2 و عملكرد آن به عنوان جاذب يون سرب II از محلول آبي، گزارش شده است. نانوكامپوزيت MgO/TiO2 به روش سل-ژل سنتز شد. به منظور ممانعت از پراكندگي نانوكامپوزيت ساخته شده در محيط، به روش ولتامتري چرخه‌اي در محيط فسفريك اسيد و پتاسيم كلريد با غلظت 0/5 مولار به عنوان الكتروليت حامل، فيلم نانوكامپوزيت PANI@MgO/TiO2 بر روي الكترود گرافيت، در محدوده پتانسيل 0/2- تا 1 ولت سنتز شد. براي بررسي ميكروساختار فيلم حاصل، از روش‌هاي مختلفي استفاده شد. الگوي XRD، وجود منيزيم اكسيد و تيتانيوم دي‌اكسيد بلورينه شده در نانوكامپوزيت ساخته شده را تاييد كرد. تصوير FESEM نشان داد نانوكامپوزيت به صورت ذرات كروي يكنواخت با ميانگين قطر 61 نانومتر تشكيل شده و آناليز EDX وجود عناصر منيزيم، تيتانيوم و اكسيژن را تائيد كرد. طيف‌هاي FT-IR ريز ساختار مورد انتظار را نشان داد. نانو جاذب ساخته شده براي حذف يون سرب II از محلول آبي به كار رفت و عوامل مؤثر بر حذف، بهينه‌سازي شد. دماي 25 درجه سانتي‌گراد، مدت تماس 15 دقيقه، محدوده pH بين 4 تا 5 و مقدار نانوجاذب 0/06 گرم به عنوان شرايط بهينه براي حذف يون Pb2 به دست آمدند. در اين شرايط، ظرفيت جذب برابر با mgion/gsorb 48/5 بدست آمد. همچنين بررسي‌ها نشان داد كه حضور يون‌هاي مزاحم تأثيري بر روند جذب نداشته و توانايي حذف نانو جاذب در نمونه‌هاي با بافت پيچيده، قابل توجه است. در بررسي ايزوترم‌هاي جذب مشخص شد كه نتايج تعادل با معادلات لانگموير و فروندليش مطابقت مناسبي دارد.

In this paper, preparing process of the PANI@MgO/TiO2 nanocomposite film and its application as a lead (II) ion adsorbent from aqueous solutions is reported. The MgO/TiO2 nanocomposite was synthesized by sol-gel method. In order to prevent the dispersion of synthesized nanocomposite in the environment, the PANI @MgO/TiO2 nanocomposite film was prepared using a cyclic voltammetry in a phosphoric acid and potassium chloride medium at a concentration of 0.5 M as a carrier electrolyte on a graphite electrode in the potential range of -0.2 to 1 volt. Various methods were used to identify the microstructure of resulting film. The XRD pattern confirmed the presence of magnesium oxide and crystallized titanium dioxide in the nanocomposite. The FESEM image showed that the nanocomposite was formed in a uniform spherical form with an average diameter of 61nm. The EDX analysis confirmed the presence of magnesium, titanium and oxygen elements. The FT-IR spectra showed the expected fine structure. The prepared nanocomposite film was used to remove lead (II) ion from aqueous solution and the factors affecting removal were optimized. Temperature of 25°C, 15 min contact time, pH range of 4 to 5, and nano-adsorbent amount 0.066g were obtained as optimal conditions for removal of Pb2+ ion. In these conditions, the sorption capacity was 48.5 mg/gsorbent. Also, the study revealed that the presence of interference ions doesn’t affect on removal process and the ability of nano-adsorbent in the samples with complex matrix is significant. The study of nano-sorption isotherms showed that the equilibrium results are consistent with the Langmuir and Freundlich equations.