بررسي فلويورزدايي محلول‌هاي آبي توسط نانو ذرات گرافن در حضور آنيون سولفات

Application of Graphene Nanoparticles in Removal of Fluoride from Aqueous Solution in Presence of Sulfate Anion

زمينه و هدف: فلورايد يكي از عناصر ضروري آب است كه از طرق مختلف وارد منابع آبي مي­شود و ازلحاظ بهداشتي اهميت زيادي دارد. در اين تحقيق به فلويورزدايي از محلول‌هاي آبي توسط نانو ذرات گرافن، پرداخته شده است. روش تحقيق: در اين مطالعه اثرات pH، زمان تماس، غلظت اوليه‌ي فلورايد، جرم جاذب، دما و حضور آنيون سولفات بر ميزان حذف فلورايد از محلول‌هاي آبي توسط نانو ذرات گرافن مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين ايزوترم­هاي جذب فروندليخ و لانگمير مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌ها: بيشترين مقدار جذب براي يون فلورايد توسط جاذب در 3 pH= و غلظت اوليه‌ي فلورايد برابر با 10 ميلي‌گرم در ليتر رخ داد.همچنين جذب در لحظات اوليه‌ي تماس جاذب (15 دقيقه) و محلول به حداكثر مقدار خود رسيد. نتايج نشان داد جذب فلورايد توسط گرافن از ايزوترم فروندليچ پيروي مي كند. نتايج حاصل از بررسي ترموديناميك واكنش نيز نشان داد كه واكنش حذف فلورايد توسط نانو ذرات استفاده شده در اين پژوهش ازلحاظ دمايي از نوع واكنش‌هاي گرمازا است. نتيجه‌گيري: نانو ذرات گرافن براي حذف فلورايد در pH اسيدي، دماي محيط و غلظت بالاي فلورايد كارايي بهتري دارند.

Background and Objective: Fluoride is one of the essential elements of water that introduce to water resources through several natural and human activities ways. The benefits and risks of fluoride depend on concentration of this anion on drinking waters. In this research, defluoridation of aqueous solution with graphene nanoparticles was studied. Methods: In the present study, effects of pH, contact time, fluoride initial concentration, adsorbent dosage, temperature as well as presence of sulfate anion in performance of graphene nanoparticles in removal of fluoride from aqueous solution were investigated. Langmuir and Freundlich isotherms also were evaluated. Results: Maximum adsorption capacity occurred in first 15 minutes in pH=3 and initial fluoride concentration of 10 mg/L. The results also show that adsorption of fluoride on graphene well fitted with Freundlich isotherms. In presence of the sulfate anion, the adsorption capacity decreased. Furthermore, Increasing of temperature led to reducing the adsorption capacity that indicative of exothermic adsorption reaction. Conclusion: According to results of this research, graphene have good adsorption capacity in removal of fluoride from aqueous solution.