حذف نيترات از محلول‌هاي آبي با استفاده از نانو ذرات آلومينا و تعيين ايزوترم‌هاي جذب

Nitrate Removal from groundwater Resources using Nano-Gamma-Alumina and Determining the Adsorption Isotherms

زمينه و هدف: نيترات از جمله منابع آلاينده آب‌های زيرزمينی و عامل ايجاد بيماری متهموگلوبينميا در نوزادان و نيز تشكيل تركيبات سرطان‌زای نيتروزآمين است. هدف از اين پژوهش بررسی كارايی نانو ذرات آلومينا در حذف نيترات از محلول‌های آبی و تعيين ايزوترم‌های جذب است. مواد و روش‌ها: اين تحقيق يك مطالعه تجربی ـ توصيفی بوده است كه در مقياس آزمايشگاهی به صورت ناپيوسته و در شرايط آزمايشگاهی دمای ‍0C 52 انجام گرفت. ساختار نانو ذرات آلومينا با تكنيك‌های پراكنش پرتو ايكس TEM مشخص گرديد. غلظت باقی‌مانده نيترات به وسيله دستگاه اسپكتروفتومتری در طول موج‌های nm 275 و 220 اندازه‌گيری شد. پارامترهای مختلفی از جمله دوز اوليه Al2O3   (g/L 0/25-0/06)، غلظت اوليه محلول (mg/L 300 -50)، زمان تماس (min 60-5) و 3،5،7،9= pH مورد بررسی قرار گرفت. هم‌چنين محلول‌های جذب نيترات بر روی نانو آلومينا تعيين شدند. يافته‌ها: نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه با افزايش زمان تماس، غلظت اوليه و pH كارايی حذف نيترات افزايش می‌يابد. به نحوی كه در 5 =pH، زمان min 60 وغلظت اوليه mg/L 300، كارايی حذف نيترات 60% بود. نتايج حاصل از مطالعات ايزوترمی نشان داد كه حذف نيترات بر روی جاذب مورد استفاده در اين تحقيق از معادله ايزوترمی لانگمير 982/R2>0 پيروی می‌كند. نتيجه‌گيری: نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه می‌توان از نانو ذرات آلومينا به عنوان جاذب موثر در جهت حذف غلظت‌های بالای نيترات از محلول‌های آبی استفاده نمود.

Background and Objectives: The contamination of nitrate (NO3−) in groundwater resources causes two adverse health effects: induction of “blue-baby syndrome” (methemoglobinemia), especially in infants, and the potential formation of carcinogenic nitrosamines. The aim of this research is to investigate nitrate removal from groundwater using alumina nanoparticles and to determine the adsorption isotherms. Materials and Methods: This analytical-descriptive study was carried out at lab-scale, under batch conditions, and at room-temperature. The structure of alumina nanoparticles was determined using XRD, SEM, and TEM techniques. The concentration of nitrate in the solutions was determined by spectrophotometer at wavelengths of 220 and 275 nm. In addition, we investigated the impact of the important operational parameters including initial dose of Al2O3 (0.06-0.25 g/l), initial concentration of the solution (50- 300 mg/l), contact time (5-60 min), and pH (3-9). Moreover, we used Freundlich and Langmuir isotherm models to calculate equilibrium constant. Results: It was found that nitrate removal efficiency increased as we increased contact time, initial concentration and pH in batch system. A maximum of 60% nitrate removal was achieved under following conditions: 60 min contact time, pH 5, and initial nitrate concentration of 300 mg/l as N. The obtained results showed that the adsorption of nitrate by Nano-Gamma-Alumina follows Langmuir isotherm equation with a correlation coefficient equal to 0.982. Conclusion: Overall, our findings showed that the alumina nanoparticles can be used as an effective adsorbent to remove NO3 from aqueous solutions.