بررسي استفاده از پوست بادام مغناطيسي شده با نانوذرات آهن در حذف نيترات از محيط‌هاي آبي : مطالعه ايزوترم جذب

Evaluation of almond shells magnetized by iron nano-particles for nitrate removal from Aqueous Solution: study of adsorption isotherm

زمينه: يكي از شايع ترين آلاينده هاي محيط زيست كه در آب هاي زيرزميني و سطحي وجود دارد نيترات است. غلظت بالاي نيترات در آب آشاميدني سبب بيماري هايي مثل متهموگلوبين در كودكان، سرطان معده و سقط جنين مي شود. هدف از اين مطالعه بررسي ايزوترم جذب كربن پوست بادام فعال شده با نانو ذرات مغناطيسي آهن و بررسي كارايي آن در حذف نيترات از محيط هاي آبي بوده است. روش بررسي: اين مطالعه به روش تجربي انجام گرفت. مرفولوژي جاذب سنتز شده با استفاده از روش هاي FESEM و BET مورد آناليز قرار گرفت. پارامترهاي موثر بر فرايند جذب يون نيترات از جمله pH (84)، ميزان جاذب(1-0/25 گرم در ليتر)، غلظت اوليه يون نيترات(400-25 ميلي گرم در ليتر) و زمان تماس(100-20 دقيقه) مورد بررسي قرار گرفت. در اين مطالعه از روش تاگوچي جهت تعيين حجم نمونه و آناليز آماري استفاده شد. يافته: يافته هاي حاصل از روش هاي FESEM و BET تاييد كرد كه نانوذرات مغناطيسي آهن در جاذب سنتز شده داراي اندازه متوسطnm 2723 و سطح ويژه برابر با g/m2 480/105 بوده است. نتايج نشان داد كه درpH بهينه برابر با 4 و زمان تعادل 20 دقيقه، كارايي جذب با افزايش مقدار جاذب تا g/l 1و كاهش غلظت اوليه يون نيترات افزايش يافت ( 85/86±4/6 %). نتايج ايزوترم تعادلي نشان داد كه فرآيند جذب نيترات از ايزوترم لانگمير (0/924=R2) پيروي مي كند. نتيجه گيري: يافته ها نشان دادند كه پوست بادام فعال شده با نانوذره آهن از توانايي مطلوبي در حذف يون نيترات از محلول هاي آبي برخوردار است. بنابراين با استفاده از اين فناوري نسبتا راحت و ساده، مي توان گام موثري را در حذف نيترات آبها برداشت.

Background: One of the most common environmental pollutants to groundwater and surface water are nitrates. High nitrate levels in drinking water causes diseases such as methemoglobinemia in children, gastric cancer and abortions. This study aimed to investigate the absorption isotherm of almond shell carbon activated with the magnetic nanoparticles to reduce nitrate in aqueous environments. Methods: In This experimental study morphology of synthesized adsorbent was analyzed using FESEM and BET techniques. The effective parameters on nitrate ion absorption process such as pH (48), the amount of absorbent (0.251 g/L), the initial concentration of nitrate ions (25400 mg/L) and contact time (20100 min) were investigated. In this research, Taguchi method was applied for determining the sample size and statistical analysis. Results: Findings of FESEM and BET techniques confirmed that magnetic nanoparticles size and specific surface area in the synthesized absorbent were 2327 nm and 105.480 m2/g, respectively. At optimal pH 4 and equilibrium time of 20 min, absorption efficiency increased with absorbent increase by 1 g/L and reduction in the initial concentration of nitrate ions (85.86plusmn;4.6). The results of adsorption equilibrium isotherms showed that nitrate absorption process follows the Langmuir isotherm (R2=0.924). Conclusion: The almond shell activated with iron nanoparticles has a good ability to remove nitrate ions from aqueous solutions. So, use of this relatively easy and simple technology is an effective step in removing nitrate from water.