حذف علف كش 2 و 4 دي كلرو فنوكسي استيك اسيد از محلول هاي آبي توسط نانو ذرات مغناطيسي اصلاح شده با گروه هاي عامل آميني: مطالعه ايزوترم، سينتيك و ترموديناميك

Removal of 2, 4-Dichlorophenoxyacetic Acid Herbicide From Aqueous Solutions by Functionalization Nanoparticles Magnetic: Equilibrium, Kinetic, and Thermodynamic Studies

سابقه و هدف: امروزه حضور آلاينده‌هاي آلي و سمي در منابع آبي، يكي از جدي‌ترين مشكلات زيست‌ محيطي جهاني تلقي مي‌شود. بر اين اساس، روش‌هايي جهت تصفيه پساب‌هاي حاوي آلاينده‌هاي سمي در نظر گرفته‌ شده است. در اين ميان، استفاده از جاذب‌هاي مغناطيسي در حذف آلاينده‌هاي آلي بسيار مورد توجه پژوهشگران قرارگرفته است. به همين منظور، تحقيق حاضر جهت جذب علف‌كش 2 و 4 دي كلروفنوكسي استيك اسيد از محلول‌هاي آبي توسط نانو ذرات مغناطيسي اصلاح‌شده با آمين انجام گرفت. مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر، جاذب به روش هم رسوبي سنتز شد. مورفولوژي جاذب Fe3O4@SiO2-NH2 با استفاده از دستگاه‌هاي SEM، XRD،FT-IR، EDX آناليز گرديد. همچنين كارايي جاذب با بررسي تأثير فاكتورهاي pH، غلظت اوليه آلاينده، دوز جاذب درزمان هاي 120-0 دقيقه مطالعه شد. درنهايت از معادلات سينتيك و ايزوترم هاي دمايي جهت توصيف داده‌ها استفاده شد. يافته‌ها: بيشترين درصد حذف در pH برابر 6 و غلظت اوليه 10 ميلي‌گرم در ليتر 2,4-D مشاهده شد. همچنين باگذشت زمان تماس از شروع فرآيند تا زمان 60 دقيقه، ميزان ظرفيت جذب سم 65/3% افزايش يافت. نتايج حاصل از مطالعه ايزوترم ها و سينتيك‌هاي جذب نشان داد فرايند جذب از مدل ايزوترم لانگموير و سينتيك شبه درجه دوم (هر دو R2 >0.99 )پيروي مي‌كند. يعلاوه، بررسي‌هاي ترموديناميكي نشان داد كه فرآيند جذب در تحقيق حاضر از نوع اندوترميك و خود به خودي است. نتيجه‌گيري: نتايج آزمايش‌ها نشان داد نانو ذرات سنتز شده Fe3O4@SiO2-NH2 به دليل كارايي بالا، سادگي و عدم ايجاد آلودگي ثانويه در محلول مي‌تواند روش مناسبي جهت حذف آلاينده‌ي 2 و 4 دي كلرو فنوكسي استيك اسيد از محلول‌هاي آبي باشد.

Introduction: Today, toxic organic pollutants are considered as the most serious environmental problems in water resources worldwide. To cope with the problem, different wastewater treatment techniques are developed. In recent years, one of the methods welcomed by researchers is the adsorption of contaminants with magnetic nanoparticles. Therefore, the current study aimed at investigating the removal of 2,4dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) herbicide from aqueous solutions by Fe3O4@SiO2NH2 synthesized nanoparticles. Methods: The Fe3O4@SiO2-NH2 was prepared using a co-precipitation method. The characteristics of the prepared adsorbent were determined based on scanning electron microscope (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and edX results. In the current study, the effect of pH, initial concentration of pollutant, and absorbent dose in the contact time of 0-120 minutes on the removal efficiency of 2,4-D from aqueous solutions was evaluated. Also, the kinetic equations and equilibrium isotherm studies were conducted. Results: In the current study, the optimum pH and contact time were 6 and 30 minutes, respectively. Also, by increasing the contact time from 0 to the balance time of 60 minutes, the absorption capacity of 2,4-D was also increased to 65.3%. The results of the kinetic equations and isotherms showed that the adsorption process of 2,4-D followed the second-order kinetic equation and Langmuir isotherm (R2> 0.99). Also, thermodynamic parameters assessment showed that the adsorption was an endothermic and spontaneous procedure. Conclusions: The results of the current study showed the application of Fe3O4@SiO2NH2, synthesized nanoparticles as a good method for the removal of 2,4-D from aqueous solutions due to its advantages such as quick and easy separation of contaminants and no secondary pollution of the solution.