رنگبری مواد رنگزای آنیونی از محلول‌های آبی با استفاده از نانوذرات مغناطیسی پوشش‌داده شده با نشاسته عامل‌دارشده با دی‌تیوکاربامات



نشریه: سال دوازدهم- شماره اول - بهار 1397 - مقاله 6   صفحات :  57 تا 72



کد مقاله:
JCST-09-05-2017-1725

مولفین:
فضه آریانسب: پژوهشگاه استاندارد - گروه پژوهشی شیمی و پلیمر، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی
شهلا مظفری: دانشگاه پیام نور - گروه شیمی
سیده فرناز هادی: دانشگاه پیام نور - گروه شیمی


چکیده مقاله:

پلی‌ساکاریدهای طبیعی مواد دوست‌دار محیط‌زیست هستند که برای جداسازی آلاینده‌ها از محلول‌های آبی استفاده می‌شوند و بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این میان، نشاسته ماده اولیه طبیعی فراوان، ارزان، تجدیدپذیر و کاملا زیست ‌تخریب‌پذیر است که به دلیل ظرفیت جذب پایین و پایداری کم، کاربرد آن در جداسازی مواد رنگزا محدود است. برای حل این مشکلات، نشاسته‌های اصلاح‌شده سنتز گرديده و به‌عنوان جاذب برای جذب مواد رنگزای آنیونی استفاده شده‌اند. در این تحقیق نشان داده شد که نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن پوشیده با نشاسته عامل‌دار شده با دی‌تیوکاربامات (DTCS-MNPs) می‌تواند به‌عنوان جاذبی موثر، برای جداسازی مواد رنگزای آنیونی از محلول‌های آبی استفاده شود. همچنین نشان داده شده است که ظرفیت جذب DTCS-MNPs برای مواد رنگزای مورد بررسی به pH محلول وابسته بوده و جذب به‌صورت الکترواستاتیکی است. نتایج مطالعات واجذب نشان داده است که درصد واجذب مواد رنگزا از جاذب در محلول mol/l 0.25 Na2SO3 و در دمای ºC 25 به میزان 80% است.


Article's English abstract:

Natural polysaccharides are environmentally friendly materials for removing toxic pollutants from aqueous solutions, and attracted much attention. Among numerous polysaccharides, starch is an abundant, inexpensive, renewable and fully biodegradable natural raw material. However, its application in dyes removal is limited due to its low capacity and stability. To circumvent these problems, modified starches has been synthesized and applied as adsorbent for anionic dyes. We showed that the Fe3O4 magnetic nanoparticles coated with dithiocarbamate-modified starch (DTCS-MNPs) is an efficient adsorbent for the removal of water-soluble anionic dyes from wastewaters. It is found that the capacity of DTCS-MNPs for each dye is pH dependent, and the adsorption is governed by electrostatic attractions. The desorption data shows that the removal percent of dye from the dye loaded DTCS-MNP is over 80% in 0,25 mol/l Na2SO4 solutions at 25 ºC.


کلید واژگان:
نانوذرات مغناطیسی، نشاسته عامل‌دار شده با دی‌تیوکاربامات، جذب سطحی ماده رنگزا، پساب‌.

English Keywords:
Magnetic nanopaticles, Dithiocarbamate-modified starch, Dye adsorption, Wastewater.

منابع:
45. ن. م. محمودي، ب. حياتي، م. آرامي. بررسی ایزوترم و سینتیک رنگبری پساب رنگی نساجی حاوي رنگزاهاي مستقيم و اسيدي با استفاده از هسته خرما. مجله علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ. (1390)5، 333-325. 46. س. خلقي، خ. بديعي، س. ح. احمدي، بررسی ایزوترم و سینتیک جذب زیستی رنگزاي اسيدي قرمز 14 از محلول آبي با استفاده از گیاه آزولاي گونه A.Filiculodes. مجله علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ.(1391)6، 346-337.

English References:
1. H. Zollinger, Color chemistry: Syntheses, properties, and applications of organic dyes and pigments, VCH, 1991. 2. V. K. Gupta, S. Khamparia, I. Tyagi, D. Jaspal, A. Malviya, Decolorization of mixture of dyes: A critical review. Global J. Environ. Sci. Manage. 1(2015), 71-94. 3. S. Dawood, T. K. Sen, Review on dye removal from Its aqueous solution into alternative cost effective and non-conventional adsorbents. J. Chem. Proc. Eng. 1(2014), 1-11. 4. P. Sharma, H. Kaur, M. Sharma, V. Sahore, A review on applicability of naturally available adsorbents for the removal of hazardous dyes from aqueous waste. Environ. Monit. Assess. 183(2011), 151-195. 5. G. Z. Kyzas, M. Kostoglou, Green adsorbents for wastewaters: A critical review. Materials. 7(2014), 333-364. 6. M. Ghaedi, M. Pakniat, Z. Mahmoudi, S. Hajati, R. Sahraei, A. Daneshfar, Synthesis of nickel sulfide nanoparticles loaded on activated carbon as a novel adsorbent for the competitive removal of Methylene blue and Safranin-O. Spectrochimca. Acta A 123(2014), 402-409. 7. A. Ebadi, A. A. Rafati, Preparation of silica mesoporous nanoparticles functionalized with ?-cyclodextrin and its application for methylene blue removal. J. Mol. Liq. 209(2015), 239-245. 8. Z. Aksu, Biosorption of reactive dyes by dried activated sludge: Equilibrium and kinetic modeling. Biochem. Eng. J. 7(2001), 79-84. 9. Y. F. Wang, B. Y. Gao, Q. Y. Yue, , Y. Wang, Z. L. Yang, Removal of acid and direct dye by epichlorohydrin–dimethylamine: Flocculation performance and ?oc aggregation properties. Bioresour. Technol. 113(2012), 265-271. 10. Y. Sun, G. Wang, Q. Dong, B. Qian, Y. Meng, J. Qiu, Electrolysis removal of methyl orange dye from water by electrospun activated carbon ?bers modi?ed with carbon nanotubes. Chem. Eng. J. 253(2014), 73-77. 11. Z. A. ALOthman, Y. E. Unsal, M. Habila, Membrane ?ltration of Sudan orange G on a cellulose acetate membrane ?lter for separation–preconcentration and spectrophotometric determination in water, chili powder, chili sauce and tomato sauce samples. Food Chem. Toxicol. 50(2012), 2709-2713. 12. N. M. Mahmoodi,. Photocatalytic ozonation of dyes using multiwalled carbon nanotube. J. Mol. Catal. A: Chem. 366(2013), 254-260. 13. K. Sarayu, S. Sandhya, Current technologies for biological treatment of textile wastewater- A review. Appl. Biochem. Biotechnol. 167(2012), 645-661. 14. M. Asgher, Biosorption of Reactive dyes: A review. Water Air Soil Pollut. 223(2012), 2417-2435. 15. S. Y. Wang, M. H. Tsai, S. F. Lo, M. J. Tsai, Bioresour. Technol. 99 (2008), 7027-7033. 16. E. A. Ashour, M. A. Tony, P. J. Purcell, Use of agriculture-based waste for basic dye sorption from aqueous solution: kinetics and isotherm studies. Am. J. Chem. Eng. 2(2014), 92 - 98. 17. A. E. A. A. Said, A. G. Ludwick, H. A. Aglan, Usefulness of raw bagasse for oil absorption: A comparison of raw and acylated bagasse and their components. Bioresour. Technol. 100(2009), 2219-2222. 18. T. Motsi, N. A. Rowson, M. J. H. Simmons, Adsorption of heavy metals from acid mine drainage by natural zeolite. Int. J. Miner. Process. 92(2009), 42-48. 19. S. R. Shirsath, A. P. Hage, M. Zhou, S. H. Sonawane, M. Ashokkumar, Ultrasound assisted preparation of nanoclay Bentonite-FeCo nanocomposite hybrid hydrogel: A potential responsive sorbent for removal of organic pollutant from water. Desalination 281(2011), 429-437. 20. M. Fayazi, D. Afzali, M. A. Taher, A. Mostafavi, V. K. Gupta, Removal of Safranin dye from aqueous solution using magnetic mesoporous clay: Optimization study. J. Mol. Liq. 212(2015), 675-685. 21. G. Crini, Recent developments in polysaccharide-based materials used as adsorbents in wastewater treatment, Prog. Polym. Sci. 30 (2005), 38-70. 22. S. Xu, J. Wang, R. Wu, J. Wang, H. Li, Adsorption behaviors of acid and basic dyes on crosslinked amphoteric starch, Chem. Eng. J. 117(2006), 161-167. 23. S. Si, A. Kotal, T. K. Mandal, S. Giri, H. Nakamura, T. Kohara, Size-controlled synthesis of magnetite nanoparticles in the presence of polyelectrolytes. Chem. Mater. 16(2004), 3489-3496. 24. F. He, D.Y. Zhao, Preparation and characterization of a new class of starch stabilized bimetallic nanoparticles for degradation of chlorinated hydrocarbons in water. ?Environ. Sci. Technol. 39(2005), 3314-3320. 25. G. Crini, Recent developments in polysaccharide-based materials used as adsorbents in wastewater treatment. Prog. Polym. Sci. 30(2005), 38–70. 26. J. Hu, T. Tian, Z. Xiao, Preparation of cross-linked porous starch and its adsorption for chromium (VI) in tannery wastewater. Polym. Adv. Technol. 26(2015), 1259–66. 27. R. Cheng, S. Ou, M. Li, Y. Li, B. Xiang, Ethylenediamine modified starch as biosorbent for acid dyes. J. Hazard. Mater. 172(2009), 1665–1670. 28. Z. Wang, B. Xiang, R. Cheng, Y. Li, Behaviors and mechanism of acid dyes sorption onto diethylenetriamine-modified native and enzymatic hydrolysis starch. J. Hazard. Mater.183(2010), 224–32. 29. G. Xie, X. Shang, R. Liu, J. Hu, S. Liao, Synthesis and characterization of a novel amino modified starch and its adsorption properties for Cd(II) ions from aqueous solution. Carbohydr. Polym. 84(2011), 430–38. 30. R. Cheng, B. Xiang, Y. Li, M. Zhang, Application of dithiocarbamate-modified starch for dyes removal from aqueous solutions. J. Hazard. Mater. 188(2011), 254–260. 31. X. Cheng, R. Cheng, S. Ou, Y. Li, Synthesis and adsorption performance of dithiocarbamate-modified glycidyl methacrylate starch. Carbohydr. Polym. 96(2013), 320–25. 32. B. Xiang, W. Fan, X. Yi, Z. Wang, F. Gao, Y. Li, H. Gu, Dithiocarbamate-modified starch derivatives with high heavy metal adsorption performance. Carbohydr. Polym. 136(2016), 30–37. 33. R. Cheng, B. Xiang, Y. Li, Application of Nickel (II) Complex of Dithiocarbamate Modified Starch for Anionic Dyes Removal from Aqueous Solutions, J. Appl. Polym. Sci. 123(2012), 2439–2444. 34. A. K. Bajpai, S. Likhitkar, Investigation of magnetically enhanced swelling behavior of superparamagnetic starch nanoparticles, Bull. Mater. Sci. 36(2013), 15–24. 35. P. R. Chang, J. Yua, X. Maa, D. P. Anderson, Polysaccharides as stabilizers for the synthesis of magnetic nanoparticles. Carbohydr. Polym. 83(2011), 640–644. 36. R. D. Waldron, Infrared Spectra of Ferrites. Phys. Rev. 99(1955), 1727–1735. 37. H. Sarikahya, R. D. Scalzo, A. Alawaed, V. Niri, F. Damkaci, Synthesis and metal-ion uptake properties of a new dithiocarbamate-base resin. Water Air Soil Pollut. (2017), 228-286. 38. A. McClain, Y.-L. Hsieh, Synthesis of polystyrene-supported dithiocarbamates and their complexation with metal ions, J. Appl. Polym. Sci. 92(2004), 218–225. 39. L. Baia, H. Hua, W. Fua, J. Wana, X. Chengb, L. Zhugeb, L. Xiongb, Q. Chen, Synthesis of a novel silica-supported dithiocarbamate adsorbent and its properties for the removal of heavy metal ions. J. Hazard. Mater. 195(2011), 261– 275. 40. G . Xie, P . Xi, H. Liu, F. Chen, L. Huang, Y. Shi, F. Hou, Z. Zeng, C. Shaob, J. Wang, A facile chemical method to produce superparamagnetic graphene oxide–Fe3O4 hybrid composite and its application in the removal of dyes from aqueous solution. J. Mater. Chem. 22(2012), 1033–1039. 41. J. S. Jiang, Z. F. Gan, Y. Yang, B. Du, M. Qian, P. Zhang, A novel magnetic ?uid based on starch-coated magnetite nanoparticles functionalized with homing peptide. J. Nanopart. Res. 11(2009), 1321–1330. 42. M. Hu, Y. Jiang, M. Yan, Scalable synthesis of Fe3O4/C composites with enhanced electrochemical performance as anode materials for lithium-ion batteries. J. Alloys Compd. 582(2014), 563–568. 43. I. Langmuir, The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Am. Chem. Soc. 38(1916), 2221-2295. 44. H. Freundlish, Over the adsorption in solution. J. Phys. Chem. 57(1906), 385- 470. 47. S. Lagergren, Zur theorie der sogenannten adsorption gel?ster stoffe. K. Sven. Vetenskapsakad. Handl. 24(1898), 1- 39. 48. Y. S. Ho, G. McKay, Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochem. 34(1999), 451-465.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 762
تعداد دریافت فایل مقاله : 11

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:763

کاربران حاضر:81