سنتز بيونانوكامپوزيت مغناطيسي Fe3O4@SiO2@CS با استفاده از سيليس استخراج شده از كلش گندم جهت حذف رنگ بازيك قرمز 46 از محلول‌هاي آبي

Synthesis of Fe3O4@SiO2@CS magnetic bio-nanocomposite by silica extracted from wheat straw for removal of Basic Red 46 dye from aqueous solutions

كلش گندم به عنوان يك پسماند كشاورزي كم ارزش حاصل از فرآيند برداشت و عمل­آوري گندم از مزارع شناخته مي­‌شود كه سرشار از سيليس بي­شكل مي‌­باشد كه فرآيند استخراج آن ساده بوده و نياز به مواد شيميايي و تجهيزات پيچيده­اي ندارد و مي‌­تواند به عنوان يك ماده اوليه ارزان قيمت و در دسترس جهت توليد مواد بر پايه سيليس مورد استفاده قرار گيرد. در مطالعه حاضر، سيليس بي­شكل و فعال از كلش گندم به روش شست ‌و شوي اسيدي با اسيدهاي مختلف شامل HCl، HNO3، H2SO4 و H3PO4 با موفقيت استخراج گرديد و از آن در سنتز نانوكامپوزيت Fe3O4@SiO2 استفاده شد. سپس، نانوكامپوزيت سنتز شده توسط گروه عاملي كيتوسان (CS) عامل‌دار شده تا بيونانوكامپوزيت Fe3O4@SiO2@CS به ‌دست آيد. ويژگي‌­هاي ساختاري مواد توليد شده با استفاده از آناليز­هاي XRF، XRD، FT–IR، VSM، BET، SEM و پتانسيل زتا مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل نشان داد، سيليس بي­شكل و فعال با خلوص 52/96% با استفاده از شست‌ ‌و شوي اسيدي با HNO3 از كلش گندم استخراج شده است. همچنين، نتايج حاصل از آناليز VSM خاصيت سوپر پارامغناطيسي بيونانوكامپوزيت Fe3O4@SiO2@CS را با خاصيت مغناطيسي emu g–1 17/55 نشان داد. به علاوه، نتايج حاصل از حذف رنگ نشان داد، ميزان حذف رنگ بازيك قرمز 46 با استفاده از بيونانوكامپوزيت سنتز شده 97% بوده و ظرفيت جذب آن mg g–1 1700 مي‌­باشد كه در مقايسه با ساير جاذب­‌ها بسيار بالاتر و مطلوب­تر مي‌­باشد. جداسازي بيونانوكامپوزيت سنتز شده از محلول­‌هاي رنگي با استفاده از يك آهنرباي خارجي انجام شد.

In the present study, amorphous silica was successfully extracted from wheat straw by acid leaching technique using various acids including HCl, HNO3, H2SO4 and H3PO4 and was used in the synthesis of Fe3O4@SiO2 nanocomposite. Then, the synthesized nanocomposite were functionalized by chitosan functional group (CS) to obtain Fe3O4@SiO2@CS bionanocomposite. The percentages of the constituents, the crystallization state, the identification of the functional groups and the surface morphology of the produced materials were investigated using XRF, XRD, FT–IR, VSM, BET, SEM and zeta potential analyzes. Finally, the synthesized Fe3O4@SiO2@CS bionanocomposite was used for removal of Basic Red 46 dye from aqueous solutions as an efficient and effective adsorbent. The results showed that pure and active silica with purity of 96.52% was extracted from wheat straw using acid leaching with HNO3 acid. Also, the results of VSM analysis showed the superparamagnetic properties of Fe3O4@SiO2@CS bionanocomposite with magnetic properties of 17.55 emu g–1.In addition, the results of dye removal showed that the Basic Red 46 dye removal efficiency using synthesized Fe3O4@SiO2@CS bionanocomposite was 97% and adsorption capacity of it was 1700 mg g–1, which is much higher and desirable than many other adsorbents.