بررسي حذف رنگ اسيد بلاك از محلول هاي آبي با استفاده از نانوذرات مگنتيت

Removal of Acid Black 1 from Aqueous Solutions Using Fe3O4 Magnetic Nanoparticles

سابقه و هدف: اين مطالعه با هدف بررسي حذف رنگزاي اسيد بلاك 1 از محلول هاي آبي توسط نانوذرات 4O3Fe سنتز شده به روش هم رسوبي شيميايي انجام گرفت. مواد و روش ها: در اين مطالعه تجربي نانو ذره 4O3Fe به روش هم رسوبي شيميايي با استفاده از محلول آهن 2 و 3 ظرفيتي در حضور گاز نيتروژن سنتز شد. هم چنين اثر pH اوليه محلول، دوز جاذب، زمان تماس، غلظت اوليه آلاينده، دما، غلظت نمك و مداخله گرهايي مثل نيترات، سولفات، فلورايد، كلرور و سختي روي حذف رنگزاي اسيد بلاك 1 مورد بررسي قرار گرفت. هم چنين تبعيت فرايند جذب از ايزوترم ­هاي فروندليخ و لانگموير و سينتيك هاي درجه اول و دوم كاذب مورد بررسي قرار گرفت. يافته ها: نتايج نشان داد كه با كاهش pH اوليه محلول و دوز جاذب، ظرفيت جذب نانوذره افزايش، اما با افزايش دما و افزايش غلظت رنگ، كارايي حذف كاهش مي يابد. بالاترين كارايي حذف براي غلظت اوليه 25 ميلي گرم در ليتر در pH برابر با 2، زمان واكنش 60 دقيقه و دوز نانو ذره گرم در ليتر 98 درصد بدست آمد. هم چنين مداخله گرهاي نيترات، سولفات، فلورايد، كلرور و سختي تاثير بسيار كمي در كاهش ظرفيت جذب رنگ توسط نانو ذره 4O3Fe از خودشان نشان دادند. حذف رنگ با استفاده از نانو ذره 4O3 Feاز ايزوترم فروندليچ (991/0R2=) و هم چنين سينيتيك جذب از درجه دوم كاذب (R2=0/992) تبعيت مي كند. استنتاج: نتايج نشان داد كه نانو ذره 4O3Fe سنتز شده به طور قابل ملاحظه اي قادر به حذف رنگزاي اسيد بلاك 1 در مدت زمان كم از محلول هاي آبي مي باشد. بنابراين به عنوان يك جاذب موثر مي تواند جهت حذف مواد رنگي مورد استفاده قرار گيرد.

Background and purpose: The aim of this study was to investigate the efficiency of Fe3O4 nanoparticles synthesized by the chemical co-precipitation method for removal of black acid 1 from aquatic solutions. Materials and methods: In an experimental study, the Fe3O4 nanoparticle was synthesized by the chemical co-precipitation method using Fe+2 and Fe+3 solution in the presence of N2. The effect of different parameters including initial pH, adsorbent dose, contact time, initial dye concentration, temperature, and EC and also intervening variables such as nitrate, sulfate, fluoride, chloride and hardness were investigated. In addition, equilibrium data was fitted into Langmuir and Freundlich isotherm model, and pseudo-second order and pseudo-first order kinetic models. Results: We found that the adsorption capacities of nanoparticle increased when pH and adsorbent dose decreased. But the removal efficiency decreased by increase in temperature and dye concentration. Also intervening variables (nitrate, sulfate, fluoride, chloride, and hardness) were found to have low effect on decreasing the color absorption capacity by Fe3O4 nanoparticles. The removal of dye using Fe3O4 nanoparticle complies with Freundlich isotherm model (R2= 0.991). Also, the equilibrium adsorption data fitted with pseudo-second order kinetic (R2= 0.992). Conclusion: This study showed that the Fe3O4 nanoparticle is highly capable of removing black acid 1 dye from aqueous solutions in low contact time. Therefore, the Fe3O4 nanoparticle can be considered as an effective adsorbent in dye removal.