استفاده از ضايع هاي آهن و سرباره فولاد براي تهيه زيستي نانو ذره هاي آهن صفر ظرفيتي با روكش مغناطيسي

Using of steel slag and waste rusted iron shavings for biosynthesis of nano zero-valent iron nanoparticles with magnetite coating

در پژوهش حاضر، يون‌هاي آهن با روش هضم شيميايي از ضايع ­هاي آهن و سرباره فولاد تهيه شدند. و نانوذره­ هاي آهن صفر ظرفيتي (nZVI) از كاهش يون‌هاي آهن به ­دست­آمده با عصاره گياه كامليا سيننسيس (چاي) تهيه و با روكش مغناطيسي (Fe3O4) پوشش داده شدند. براي اين منظور، عصاره برگ گياه كامليا سيننسيس با به­ كارگيري امواج ريزموج، به ­عنوان روشي دوست‌دار محيط زيست، استخراج و به ­عنوان كاهنده براي تهيه nZVI استفاده شد. در ادامه پوشش مگنتيت براي ايجاد ويژگي مغناطيسي بر هسته آهن صفر ظرفيتي نشانده شد. ويژگي و ريخت ­شناسي نانوذره­ هاي مغناطيسي تهيه­ شده با روش‌هاي پراش پرتو X (XRD)، ميكروسكوپي الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپي الكتروني عبوري (TEM) و طيف ­سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR) بررسي شد. مساحت سطح ويژه و قدرت مغناطيسي نانوذره ­ها به ترتيب با هم­ دماي جذب و واجذب (BET) و مغناطيس‌سنجي نمونه ارتعاشي (VSM) به ترتيب در حد m2g-1 3/6 و emu g-1 6/5 تعيين شد. نتيجه­ ها تشكيل Fe3O4 را بر هسته نانوذره­ هاي آهن صفر ظرفيتي تاييد كرد. ميانگين قطر ذره­ هاي تهيه­ شده حدود 20 نانومتر به ­دست ­آمد. استفاده از منابع ضايع ­ها و سرباره و كاربرد عصاره گياه به­ عنوان كاهنده، روش پيشنهادي را به ­عنوان روشي سبز و اقتصادي براي تهيه نانوساختار هسته-پوسته نانوذره ­هاي آهن صفر ظرفيتي با پوشش Fe3O4 معرفي مي­ كند.

In the present study, iron ions were prepared by chemical digestion from waste rusted iron shavings and steel slag. The zero-valent iron nanoparticles (nZVI) were synthesized by reduction of iron ions from steel scrap and steel slag with Camellia sinensis extract (tea) and coated by magnetite (Fe3O4). For this purpose, the leaf extract of Camellia sinensis was extracted using microwave waves as an environmentally friendly method and used as a reducing agent for the synthesis of nZVI. Then, the magnetite coating was placed on the zero-valent iron core to create a magnetic property. The properties and morphology of synthetic magnetic nanoparticles were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The specific surface area and magnetic property of the nanoparticles were determined by adsorption and desorption isotherms (BET) and vibrating sample magnetometry (VSM) as 3.59 m2 g-1 and 6.5 emu g-1, respectively. The results confirmed the formation of magnetite on the core of zero-valent iron nanoparticles and the average diameter of synthetic particles was estimated to be about 20 nm. Using waste and slag sources and using plant extract as a reducing agent lead the proposed method to be considered as a green and economical method for synthesizing the core-shell nanostructure of zero-valent iron nanoparticles with magnetite coating.