كاربرد نانوذرات مغناطيسي هيدروكسي‌آپاتيت در حذف Cd2+ از محيط‌هاي آبي

Application of magnetic hydroxyapatite nanoparticles for removal of Cd2 + from aqueous solutions

در اين تحقيق نانوذرات مغناطيسي هيدروكسي‌آپاتيت به ‌روش هم‌رسوبي ساخته شدند. نانوذرات ساخته‌شده با استفاده از دستگاه‌هاي الگوي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، اسپكتروفوتومتري تبديل فوريه مادون قرمز (FT-IR) و مغناطيس‌سنج نمونه ارتعاشي (VSM) مشخصه‌يابي شدند. الگوي پراش پرتو ايكس نمونه‌ها ساختار هگزاگونال هيدروكسي‌آپاتيت و تتراگونال مگمايت را تاييد كرد. نتايج ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، نانوذرات تقريباً كروي‌شكل را نشان داد. ميانگين اندازه نانوذرات 2±19 نانومتر بود. تبديل فوريه مادون قرمز نشان‌دهنده تشكيل پيوند‌هاي مورد انتظار بود. منحني پسماند نانوذرات نشان داد كه ميزان نيروي وادارندگي نانوذرات تقريباً صفر است و نانوذرات خاصيت ابرپارامغناطيس از خود نشان مي‌دهند. در نهايت نانوذرات تهيه‌شده به‌منزله جاذب براي حذف يون‌هاي كادميوم از محيط‌هاي آبي به كار گرفته شدند. در آزمايش‌هاي ناپيوسته جذب يون‌هاي كادميوم اثر عواملي مانند: pH، مقدار جاذب، زمان تعادل و غلظت اوليه يون‌هاي كادميوم بررسي شدند. در گستره PH 5 تا 7، زمان تماس 30 دقيقه، مقدار جاذب 1/0 گرم و غلظت اوليه 10 تا 20 ميلي‌گرم بر ليتر ميزان جذب حداكثر بود. فرايند جذب از مدل هم‌دماي لانگموير تبعيت كرد و بيشينه ظرفيت جذب يون‌هاي كادميوم mg/g746/84 به ‌دست آمد. نتايج آزمايش‌هاي مربوط به جذب يون‌هاي كادميوم نشان داد كه نانوذرات مغناطيسي هيدروكسي‌آپاتيت داراي درصد حذف بالا و زمان تعادل كوتاه (30 دقيقه) بودند و مي‌توانند به‌منزله روشي كارآمد در حذف يون‌هاي كادميوم از محيط‌هاي آبي استفاده شوند.

In this study, magnetic hydroxyapatite nanoparticles were synthesized by co- precipitation method. The nanoparticles Were characterized by X-ray diffraction (XRD), Field emission scanning electron microscopy (FESEM), Fourier transform infrared spectroscopy ( FT-IR), vibrating sample magnetometer (VSM). The XRD patterns of samples confirm the hexagonal structure of hydroxyapatite and tetragonal structure of maghemite. FESEM image of the nanoparticles showed almost spherical shape. FTIR spectroscopy reveals expected bonds formation. Hysteresis curves of nanoparticles showed that the coercivity of the nanoparticles was almost zero and the nanoparticles have superparamagnetic behavior. finally the produced nanoparticles were used as adsorbents for the removal of cadmium ions from aqueous solutions. In batch experiments, the effects of pH, evaluation time and initial concentration of Cd2+ ions on adsorption were investigated. The maximum removal efficiency was in the range of PH: 5 - 7, contact time: 30 min, adsorbent dose: 1/0 g and initial concentration from 10 to 20 mg/l. The adsorption isotherm data could be well described by Longmuir equation and adsorption capacity of Cd2+ was 84.746 mg/g. The results of adsorption experiments indicated that magnetic hydroxyapatite nanoparticles have high adsorption efficiency with short reaction time (30 min) and can be very effective to remove Cd2+ ions from aqueous solution.