بررسي كارايي نانولوله كربن مغناطيسي شده در حذف آلاينده آنيلين از محلول آبي

Investigation the efficiency of magnetized carbon nanotubes in the removal of aniline from aqueous solutions

زمينه و هدف: آنيلين ماده اي است كه در صنايع شيميايي و در فرآيندهاي مختلفي نظير توليد آفت كشها، سفيد كننده هاي شيميايي، رنگهاي نساجي و غيره استفاده مي گردد. به دليل اثرات منفي آنيلين بر روي محيط زيست كه به دليل سخت تجزيه بودن اين ماده مي باشد، روشهاي مختلفي جهت حذف اين ماده مورد بررسي قرار گرفته است. هدف كاربردي اين طرح بررسي كارايي نانولوله كربن مغناطيسي شده در حذف آلاينده آنيلين از محلول آبي مي باشد. مواد و روش­ها: نانو ذرات مغناطيسي Fe3O4-CNT در مطالعه حاضر به روش هم ترسيبي (Co-Percipitation) تهيه گرديد. مورفولوژي سطح جاذب، شكل و اندازه نانوذرات مغناطيسي CNT-Fe3O4 به وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM ) و ميكروسكوپ الكتروني انتقالي (TEM ) بررسي شد. همچنين براي تعيين ويژگي هاي فيزيكي جاذب نظير مساحت سطحي، اندازه و حجم حفرات و توزيع آنها بر روي جاذب از آناليز BET استفاده شد. به منظور تعيين الگوي پراكنش اشعه ايكس و تعيين خلوص ذرات Fe3O4 توليدي از دستگاه پراش اشعه ايكس (XRD) استفاده گرديد. ويژگي هاي مغناطيسي جاذب سنتز شده براي قبل و بعد از جذب سطحي به وسيله تكنيك FTIR مورد آناليز قرار گرفت. به منظور بهينه سازي شرايط جذب و تعيين مقادير بهينه هر يك از فاكتورهاي موثر بر فرايند جذب (pH ، زمان تماس، مقدار جاذب، غلطت اوليه آنيلين و دما) ، آزمايشات جذب انجام شد و غلظت آنيلين توسط روش اسپكتروفتومتري تعيين شد. يافته‌ها: آناليزهاي SEM , TEM نشان داد كه نانو لوله هاي كربني مغناطيسي تقريباً به صورت يكنواخت بوده و داراي قطر متوسط 5 نانو متر و طول متوسط 100 نانومتر هستند. همچنين آناليز XRD نشان دهنده تثبيت اكسيد آهن Fe3O4 بر روي نانو لوله هاي كربني مي باشد. آناليز FTIR مربوط به جذب آلاينده آنيلين بر روي جاذب نانولوله كربن مغناطيسي شده، نشان مي دهد كه باند آلاينده آنيلين بر روي جاذب پديدار شده است. نتيجه‌گيري: نتايج مطالعه نشان داد كه جاذب MWCNT مغناطيسي، قادر به حذف موثر آلاينده آنيلين از محيط هاي آبي مي باشد. آناليزهاي آماري نشان داد كه پارامترهاي pH، غلظت جاذب، غلظت آلاينده، دما و زمان تماس بر روي راندمان حذف آلاينده موثر هستند.

Background &Objectives: Aniline is a substance used in chemical industries and in various processes such as pesticide production, chemical bleaching, textile dyes, etc. In spite of the negative effects of aniline on the environment due the difficult decomposition of this substance, various methods have been investigated to remove this substance from water resources. The aim of this study was to investigate the efficiency of magnetized carbon nanotubes in the removal of aniline from aqueous solutions. Methods: Fe3O4-CNT magnetic nanoparticles were prepared by co-precipitation method. The morphology of the adsorbent surface, shape and size of CNT-Fe3O4 magnetic nanoparticles was investigated by scanning electron microscopy (SEM) and transfer electron microscopy (TEM). BET analysis was also used to determine the physical properties of the adsorbent such as surface area, size and volume of the cavities and their distribution on the adsorbent. An X-ray diffraction device (XRD) was used to determine the pattern and the purity of the Fe3O4 particles. The synthetic adsorbent properties were analyzed by FTIR technique. In order to optimize the adsorption conditions and determine the optimal values of each of the factors affecting the adsorption process (pH, contact time, adsorbent value, initial aniline error and temperature), adsorption experiments were performed and aniline concentration was determined by spectrophotometric method. Results: SEM and TEM analyzes showed that the magnetic carbon nanotubes were almost uniform and had an average diameter of 5 nanometers and an average length of 100 nanometers. XRD analysis also showed the stabilization of Fe3O4 on carbon nanotubes. FTIR analysis for the absorption of aniline contaminants on the magnetic carbon nanotubes adsorbent indicated that the aniline contaminant bond has appeared on the adsorbent. Conclusion: The results of the study showed that magnetic MWCNT adsorbent was able to effectively remove aniline contaminants from aquatic environments. Statistical analysis showed that pH parameters, adsorption concentration, pollutant concentration, temperature and contact time were effective on pollutant removal efficiency.