حذف سرب از محلولهاي آبي توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفيتي اصلاح شده

Investigation of Pb(II) Removal from Aqueous Solutions Using Modified Nano Zero-Valent Iron Particles

اين پژوهش با هدف بررسي اثر نانو ذرات آهن صفر ظرفيتي اصلاح شده با پوشش پلي‌اكريليك اسيد (PAA-nZVI) بر حذف سرب از محلولهاي آبي به‌صورت آزمايش‌هاي ناپيوسته در مقياس آزمايشگاهي انجام شد. به اين منظور نانو ذرات آهن صفرظرفيتي اصلاح شده با پوشش پلي‌اكريليك اسيد ساخته شد و ويژگي‌هاي مورفولوژيكي و اندازه آنها توسط دستگاه پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و دستگاه طيف سنج مادون قرمز مورد بررسي قرار گرفت. اثر عوامل مختلف مانند pH محيط آبي، زمان تماس، غلظت نانو ذرات و غلظت اوليه سرب بر حذف سرب بررسي شد. همچنين سه مدل سينتيك حذف درجه صفر، درجه اول و درجه دوم بر داده‌هاي حاصل از حذف سرب توسط PAA-nZVI برازش داده شد. نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه بيشترين ميزان درصد حذف سرب از محلولهاي آبي در pH برابر با 5 به‌دست آمد. زمان تماس 15 دقيقه و غلظت 5 گرم در ليتر نانو ذرات به‌ترتيب به‌عنوان زمان و غلظت بهينه انتخاب شدند. همچنين نتايج حاصل از مطالعات سينتيك حذف سرب نشان داد كه مدل سينتيك درجه اول، در مقايسه با ساير مدل‌هاي سينتيكي، بيشترين كارايي را در برازش داده‌هاي حذف سرب دارد. بر اساس يافته‌هاي حاصل از پژوهش، PAA-nZVI پالايشگري مناسب به‌منظور پالايش سرب از محلولهاي آبي به‌شمار مي‌رود.

This research was conducted in experimental scale with the aim of investigation effect of polyacrylic acid-stabilized zero-valent iron nanoparticles (PAA-nZVI) on lead removal from aqueous solution. In this regards, NZVI was synthesized with polyacrylic acid and their size and morphological characteristics were examined via X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transmission Infrared Spectroscopy (FTIR). To study the effect of PAA-nZVI on lead removal, pH of aqueous solution, contact time, PAA-NZVI concentration and initial Pb(II) concentration were considered as variables. Furthermore, the experimental data of Pb(II) removal were fitted using three kinetic models, namely Zero-order, First-order and Second-order.The results of experiments showed that maximum Pb(II) removal efficiency was observed at pH=5, 15 min contact time and 5 g/L PAA-nZVI concentration. Moreover, the results of kinetic studies indicated that among all applied kinetic models, First-order kinetic model had more better prediction than other kinetic models ofPb(II) removal. Based on the results of present research, PAA-NZVI is an efficient agent to remove Pb(II) from aqueous solutions.