کاربرد آزولای اصلاح شده با نانوذرات مگنتیت به عنوان جاذب جهت حذف ماده رنگزای بریلیانت آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، ایران، صندوق پستی: 3516-41335

2 گروه محیط زیست، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران، صندوق پستی: 1616

3 باشگاه پژوهشگران جوان واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، رشت، ایران، صندوق پستی: 3516-41335

چکیده

آزولا امروزه به معضلی در زیستگاه‌‌های آبی تبدیل شده است. هم‌‌چنین وجود رنگ‌‌ها در آب و پساب حاصل از صنایع باعث آلودگی آب‌‌ها می‌‌شود. در این تحقیق، کاربرد آزولای اصلاح سطح‌‌شده با نانوذرات مگنتیت (Fe3O4) به عنوان جاذب طبیعی در حذف رنگزای بریلیانت - آبی بررسی شد. اندازه و ساختار نانو‌‌ذرات به‌‌وسیله SEM و FT–IR مورد بررسی قرار گرفت و اندازه ذرات کمتر از 40 نانومتر گزارش شد.متغیرهای مؤثر بر حذف رنگ شامل pH محلول، قدرت یونی، وزن جاذب، زمان هم‌‌‌‌زدن و حجم محلول بهینه گردید. سینتیک جذب رنگزای بریلیانت- ‌آبی بر روی آزولای اصلاح سطح‌‌شده با نانوذرات مغناطیسی نشان داد از سینتیک شبه‌‌مرتبه دوم تبعیت می‌کند که نشان‌‌‌‌گر جذب شیمیایی رنگزای بریلیانت آبی بر روی نانوذرات مغناطیسی می‌باشد. بر اساس ایزوترم‌‌های جذبی، فرآیند جذب از ایزوترم جذبی فرندلیچ تبعیت می‌‌نماید. با استفاده از پودر آزولای اصلاح سطح‌‌شده با نانوذرات مگنتیت، حذف رنگزای بریلیانت ‌آبی با کارآیی بالا و طی زمان بسیار کوتاهی انجام می‌‌گیرد که این مزیت‌ها امکان استفاده از این ذرات را در تصفیه محلول‌‌های حاوی رنگ میسر می‌‌سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Application of Magnetite Nanoparticle Modified Azolla as an Adsorbent for Removal of Brilliant Blue Dye

نویسندگان [English]

  • sh. Shariati 1
  • M. Bostani 1
  • ّFatemeh Shariati 2
  • Sara Rahnama 3
1 Department of Chemistry, Islamic Azad University, P. O. Box: 41335-3516, Rasht, Iran
2 Department of Environment, Islamic Azad University, P. O. Box: 1616, Lahijan, Iran
3 Young Researchers and Elite Club, Rasht Branch, Islamic Azad University, P. O. Box: 41335-3516, Rasht, Iran
چکیده [English]

Nowadays, Azolla become a problem in aquatic habitats. Also, the existence of colors in the water and the effluent of industries cause water contamination. In this research, the application of surface modified Azolla with nanoparticles of magnetite (Fe3O4) as a natural sorbent has been studied in removal of brilliant blue dye. The size and structure of the nanoparticles were examined by SEM and FT-IR, and particle size was less than 40 nm. Dye removal parameters including solution pH, ionic strength, absorbent weight, stirring time and solution volume have been optimized. The kinetic of brilliant blue adsorption on surface modified Azolla by magnetic nanoparticles showed that it is followed pseudo-second-order kinetic which indicate the chemical absorption of the dye on magnetite nanoparticle. Based on adsorption isotherms the process is coherent with Freundlich model. By using Azolla powder surface modified with magnetite nanoparticles, color removal is done in a very short time with high efficiency, which has the advantage of the application of these particles in treatment of wastewaters containing colored compounds .

کلیدواژه‌ها [English]

  • Azolla
  • Brilliant blue
  • Magnetite nanoparticles
  • Surface adsorption

مراجع

  1. M. Faraji, Y. Yamini, A. Saleh, M. Rezaee, M. Ghambarian, R. Hassani, A nanoparticles-based solid phase extraction procedure followed by flow injection inductively coupled plasma optical emission spectrometry to determine some heavy metal ions in water sample. Anal. Chim. Acta. 659(2010), 172-177.
  2. S. Chen, J. Zhang, C. Zhang, Q. Yue, Equilibrium and kinetic studies of methyl orange and methyl violet adsorption carbon derived from Phragmites. Desalination. 252 (2010), 149-156.
  3. M. Ali, T R. Sreekrishnam, Aquatic toxicity from pulp and paper mill effluents, A review of Advances in environmental research. Struct. Chem. 5(2001), 175-196.
  4. D. Pokhrel, T. Virraghavan, Treatment of pulp and paper mill wastewater, a review of science of the total environment. Pol. J. Chem. 4,(2004), 37-58.
  5. N. Kannam, M. Sundaram, Kinetic and mechanism of removal of methylene blue by adsorption on various carbons a comparative study. Dyes Pigm. 51(2001), 25-40.
  6. A. Afkhami, R. Moosavi, Adsorptive removal of Congo red, a carcinogenic textile dye, from aqueous solutions by maghemite nanoparticles. J. Hazard. Mater. 174(2010), 398-403.
  7. JH. Chen, YJ. Wang, YX. Cui, SQ. Wang, YC. Chen, Adsorption and desorption of Cu (II), Zn (II), Pb (II), and Cd (II) on the soils amended with nanoscale hydroxyapatite. Environ. Prog. Sustain. 29(2010), 233-241.
  8. ن. م. محمودی، مروری بر رنگ‌بری پسآب‌های رنگی به‌وسیله جذب سطحی. مجله علمی مطالعات در دنیای رنگ. (1392) 3، 62-51.
  9. ط. پورصابری، م. حسنی سعدی، جداسازی مفناطیس مواد رنگزا از محیط آبی. مجله علمی مطالعات در دنیای رنگ. (1390) 1، 40-33.
  10. N. A. Salahuddin, H. A. EL-Daly, R. G. El Sharkawy, B. T. Nasr, Synthesis and efficacy of PPy/CS/GO nanocomposites for adsorption of ponceau 4R dye. Polym. 146(2018), 291-303.
  11. N. Mirzaei, H. R. Ghaffari, K. Sharafi, A. Velayati, Modified natural zeolite using ammonium quaternary based material for Acid red 18 removal from aqueous solution. J. Environ. Chem. Eng. 5(2017), 3151-3160.
  12. M. Sojoudi, Sh. Shariati, M. Khabazipour, Amine functionalized Kit-6 mesoporous magnetite nanocomposite as an efficient adsorbent for removal of ponceau 4R dye from aqueous solutions. Anal. Bioanal. Chem. Res. 3(2016), 287-298.
  13. A. Namazi Zoweram, M. Majlesi, M. R. Masoudinejad, Remove food dye (Acid Red 18) by using activated carbon of sunflower stalk modified with Iron nanoparticles Fe3O4 from aqueous solutions. Int. J. Adv. Biotechnol. Res. 7(2016), 289-297.
  14. G. Max Dias Ferreiraa, G. Max Dias Ferreiraa, M. C. Hespanhol, and et al, Adsorption of red azo dyes on multi-walled carbon nanotubes and activated carbon: A thermodynamic study. Colloid. Surface. A. 529(2017), 531–540.
  15. Sh. Shariati, A. Chinevari, M. Ghorbani, Simultaneous removal of four dye pollutants in mixture using amine functionalized Kit-6 silica mesoporous magnetic nanocomposite. Silicon. 12(2020), 1865-1878.
  16. R. Nasiri, N. Arsalani, Synthesis and application of 3D graphene nanocomposite for the removal of cationic dyes from aqueous solutions: Response surface methodology design. J. Clean. Prod. 190(2018), 63-71.
  17. S. Toutounchi, Sh. Shariati, K. Mahanpoor, Synthesis of nano-sized magnetite mesoporous carbon for removal of Reactive Yellow dye from aqueous solutions. Appl. Organomet. Chem. 33 (9)(2019), e5046.
  18. S. M. Seyed Danesh, H. Faghihian, Sh. Shariati, Sulfonic Acid Functionalized SBA-3 Silica Mesoporous Magnetite Nanocomposite for Safranin O Dye Removal. Silicon. 11(4)(2019), 1817-1827.
  19. M. Shaban, M. R. Abukhadraa , A. Aslam Parwaz Khan, B. M. Jibali, Removal of Congo red, methylene blue and Cr(VI) ions from water using natural serpentine. J. Taiwan. Inst. Chem. Eng. 82(2018), 102-116.
  20. S. M. Seyed Danesh, H. Faghihian, Sh. Shariati. Sulfonic acid functionalized magnetite nanoporous-Kit-6 for removal of Methyl Green from aqueous solutions. J. Nano R. 52(2018), 54-70.
  21. R. Rakhshaee, Coupling Fe 0 nano particles with living and dead Azolla filicoloides to improve removal of methylene blue from aqueous solution. Appl. Surf. Sci. 356(2015), 780–790.
  22. Besharati N, Alizadeh N. Adsorption of malachite green dye on different natural absorbents modified with magnetite nanoparticles. J. Nanoanalysis. 5(3)(2018), 143-155.
  23. N. Alizadeh, S. Shariati, N. Besharati, Adsorption of Crystal Violet and Methylene Blue on Azolla and Fig leaves modified with magnetite iron oxide nanoparticles. Int. J. Environ. Res. 11(2017), 197–206.
  24. ر. سهراب زاده دابانلو، ش. شهسواری، ع. وزیری یزدی، ع. ‌ا. سیف کردی، جذب سطحی ماده رنگزای ایندیگو با استفاده از نانو الیاف مغناطیسی کیتوسان- اسید ایتاکونیک و بررسی سینتیک و ایزوترم جذب آن. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ.(1399)14، 128-117.
  25. م. باقری، ح. نظرپور نجف­آبادی، مطالعات ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک حذف ماده رنگزای اسید نارنجی 7 با استفاده از پر مرغ وکربن آن. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1399)14، 141-129.
  26. SG. Kwon, Y. Piao, J. Park, S. Angappane, Y. Jo, NM. Hwang, JG. Park, T. Hyeon, Kinetics of monodisperse iron oxide nanocrystal formation by Heating-up process. J. Am. Chem. Soc. 129(2007), 12571-12584.
  27. T. Osaka, T. Matsunaga, T. Nakanishi, A. Arakaki, D. Niwa, H. Iida, Synthesis of magnetic nanoparticles and their application to bioassays. Anal. Bioanal. Chem. 384(2006), 593-600.
  28. SR. Kanel, B. Manning, L. Charlet, H. Choi, Removal of arsenic (III) from groundwater by nanoscale zero – valent iron. J. Environ. Sci. Technol. 39(2005), 1291-1298.
  29. AH. Lu, EL. Salabas, F. Schüth, Magnetic nanoparticles synthesis, protection, functionalization, and application. Angew. Chem. Int. Ed. 46(2007), 1222-44.
  30. S. Laurent, D. Forge, M. Port, A. Roch, C. Robic, LV. Elst, Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical characterizations, and biological applications. Acc. Chem. Res. 108(2008), 2064-110.
  31. M. Cao, J. Wang, Z. Li, W. Ge, T. Yue, R. Li, Food related applications of magnetic iron oxide nanoparticles: Enzyme immobilization, protein purification, and food analysis. Trends Food Sci. Tech. 27(2012), 47-56.
  32. M. Faraji, Y. Yamini, M. Rezaee, Magnetic nanoparticles: synthesis, stabilization, functionalization, characterization, and applications. J. Iran. Chem. Soc. 7(2017), 1-37.
  33. Sh. Shariati, M. Faraji, Y. Yamini, A. A. Rajabi, Fe3O4 magnetic nanoparticles modified with sodium dodecyl sulfate for removal of Safranin O dye from aqueous solutions. Desalination. 270(2011), 160-165.
  34. XS. Li, GT. Zhu, YB. Luo, BF. Yuan, YQ. Feng, Synthesis and applications of functionalized magnetic materials in sample preparation. TRAC- Trend. Anal. Chem. 45 (2013), 233-247.
  35. A. Van Amerongen, D. Barug, M. Lauwaars, Rapid methods for biological and chemical contaminants in food and feed. Wageningen: Wageningen Academic Publishers. (2005), 19-29.
  36. M. Franzreb, M. Siemann-Herzberg, TJ. Hobley, ORT. Thomas, Protein purification using magnetic adsorbent particles. Appl. Microbiol. Biotechnol. 70(2006), 505-16.
  37. I. Safarik, M. Safarikova, Magnetic techniques for the isolation and purification of proteins and peptides. Biomagn. Res. Technol. 2(2004), 1-17.
  38. U. Jeong, X. Teng, Y. Wang, H. Yang, Y. Xia, Super paramagnetic colloids: controlled synthesis and niche applications. Adv. Mater. 199(2007), 33-60.
  39. H. Kaur, Biomass production of Azolla pinnata in contaminate soils. Department of botany. S. D colledge Barnala. 7(2000), 101-148.
  40. S. Rahnama, Sh. Shariati, F. Divsar, Synthesis and functionalized magnetite titanium dioxide nanocomposite for removal of Acid fuchsine dye. Comb. Chem. High Throughput Screening. 21(2018), 583-593.
  41. J. Zeldowitsch, Uber den mechanismus der katalytischen oxidation von CO and MnO2. Acta Physico Chim. 1(1934), 364-449.
  42. G. Correa Riberiro, D. Araujo Silva, C. Santos, A. Pires Vieira, CW. Brito Bezerra, A. Atsushi Tanaka, SA. Abreu Santana, Removal of Remazol brilliant violet textile dye by adsorption using rice hulls. Polimeros. 27 (1)(2017).  doi: 10.1590/0104-1428.2386.
  43. D. Ozclmen, T. Salan, Removal of reactive dye remazol brilliant blue from aqueous solutions by using anaerobically digested sewage sludge based adsorbents. Chem. Ind. Chem. Eng. 22(2016), 167-179.
  44. N. Kataria, VK. Garg, Removal of Congo red and brilliant green dye from aqueous solution using flower shaped ZnO nanoparticles. J. Environ. Chem. Eng. 5(2017), 5420-5428.
  45. M. Tanjol, N. Kavak, G. Torgut, Synthesis of poly(An-co-VP)/Zeolite composite and Its application for the removal of brilliant green by adsorption process: kinetics, isotherms, and experimental design. Adv. Poly. Tech. (2019), doi:10.1155/2019/8482975.
  46. CY. Chen, JC. Chang, AH. Chen, Competitive biosorption of azo dyes from aqueous solution on the template crosslinked-chitosan nanoparticles. J. Hazard. Mater. 185(2011), 430-441.
  47. ب. کاکاوندی، ر. رضایی کلانتری، ع. اسرافیلی، ا. جنیدی جعفری، ع. آذری، ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک جذب رنگزای راکتیو آبی 5 با استفاده از کامپوزیت کربن فعال و نانوذرات Fe3O4. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ، (1392)7، 248-237.
  48. A. Seidmohammadi, Gh. Asgari, A. Dargahi, M. Leili, Y. Vaziri, B. Hayati, A. A. Shekarchi, A. Mobarakian, A. Bagheri, S. B. Nazari Khanghah, A. Keshavarzpour, A comparative study for the removal of methylene blue dye from aqueous solution by novel activated carbon based adsorbents. Prog. Color Colorants Coat. 12(2019), 133-144.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار