
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,626,890 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,222,152 |
بررسی نانوجاذبهای شبههیدروتالسیت دارای روی و منیزیم در جذب و واجذب بُر از محیط آبی | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
دوره 27، شماره 4، مهر و آبان 1399، صفحه 217-231 اصل مقاله (1.02 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2020.17711.3321 | ||
نویسندگان | ||
ابراهیم فتاحی کیاسری1؛ امیر فتوت* 2؛ غلامحسین حق نیا3؛ اکرم حلاج نیا4؛ حمیدرضا مردانی5 | ||
1دانشجوی دکتری گروه علوم خاک، دانشگاه فردوسی مشهد | ||
2استاد گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد | ||
3استاد بازنشسته گروه علوم خاک، رشته پیدایش و رده بندی خاک، دانشکده کشاورزی ، دانشگاه فردوسی مشهد | ||
4استادیار، گروه علوم خاک، رشته شیمی و حاصلخیزی خاک، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد | ||
5دانشکده علوم پایه، گروه شیمی، دانشگاه پیام نور تهران، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: بُر، یکی از عناصر کممصرف مورد نیاز گیاهان است. غلظت زیاد این عنصر در آبهای کشاورزی، خصوصاً در مناطق خشک و نیمهخشک، سبب بروز سمیت در گیاهان کشتشده در این مناطق میگردد. روشهای مختلفی برای کاهش غلظت بُر در آب و خاک پیشنهاد شده است که روش جذب سطحی از مهمترین آنها به حساب میآید. در طی سالهای اخیر، استفاده از انواع هیدروکسیدهای لایهای دوگانه (LDHs) یا ترکیبات شبههیدروتالسیت ، به عنوان جذبکنندههای آنیونی از محلولهای آبی، مورد توجه خاص قرار گرفته است. از مهمترین دلایل موثر در استفاده از جاذبها، مقرون به صرفهبودن است. حال اگر علاوه بر راندمان بالای جذب، قابلیت استفاده مجدد نیز وجود داشته باشند، به صورت کاربردی و در سطوح وسیع قابل استفاده خواهد بود. لذا با توجه به این نکات، علاوه بر سنجش قابلیت جذب بُر توسط انواع LDH، کیفیت واجذب بُر نیز مورد ارزیابی قرار گرفت؛ چرا که در قابلیت استفاده مجدد از آن نقشی بسزا دارد. مواد و روشها: در این تحقیق دو نوع هیدروکسید لایهای دوگانه، با انواع مختلف فلزات (منیزیم- آلومنیوم و روی- آلومنیوم) در ابعاد نانومتر و با استفاده از روش همرسوبی تهیه شد و در شرایط آزمایشگاهی، خصوصیات جذب سطحی هر کدام به منظور خروج عنصر بُر از آب مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخصات شبههیدروتالسیتها توسط روشهای آنالیز شیمیایی پراش اشعهی X (XRD)، تبدیل فوریهی مادون قرمز FTIR، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس EDS تعیین شد. تمایل این مواد برای جذب گونههای مختلف بُر در محلول، تحت اثر pH ، زمان تماس ، مقدار مادهی جذبکننده و غلظت بُر محلول (همدماهای جذب سطحی لانگ مویر و فروندلیچ) بررسی شد. یافتهها: با توجه به خصوصیات بافری LDHها، خروج بُر از محلول تحت تاثیر pH اولیه و نهایی محلول نبود. بیشترین مقدار بُر جذبشده توسط Mg-Al-LDH و Zn-Al-LDH، به ترتیب در 10 و 20 دقیقه اول اتفاق افتاد. زمان تعادل لازم برای جذب بُر از محلول آبی در مورد هر دو نوع LDH، 80 دقیقه تشخیص داده شد. ظرفیت جذب بُر در محدودهی مقادیر آزمایشی (5-5/0گرم در لیتر) روند افزایشی داشت و با استفاده از مقدار 5 گرم در لیتر Mg-Al-LDH و Zn-Al-LDH به ترتیب، 52 و60 درصد از بُر اولیهی محلول خارج شد. دادهها با همدماهای جذب سطحی مدل لانگمویر که از انواع همدماهای L-Type هستند، تطابق داشت که نشان میدهد، B(OH)4- به صورت ترجیحی روی مواد شبههیدروتالسیت جذب شده است. Zn-Al-LDH با بیشترین مقدار جذب 3 میلیگرم در گرم دارای توانایی بیشتری برای جذب بُر نسبت به Mg-Al-LDH (با بیشترین مقدار جذب 48/2 میلیگرم در گرم) بود. از طرفی واجذب بُر از Zn-Al-LDH توسط محلول 200 میلیگرم در لیتر نیترات سدیم بیشتر از Mg-Al-LDH بود. نتیجهگیری: استفاده 5/0 گرم از هر یک از شبههیدروتالسیتها در یک لیتر آب آلوده به بُر با غلظت 2 میلیگرم در لیتر، غلظت بُر را به کمتر از 5/0 میلیگرم در لیتر یعنی حد توصیه شدهی سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای آبهای شرب، کاهش داد. . هر دو نوع LDH برای خروج عنصر بُر از محلولهای آلوده قابلیت بالایی دارند؛ ولی با هدف استفاده مجدد از جاذب و بالتبع «مقرون به صرفه بودن آن»، نانوجاذب Zn-Al-LDH به دلیل جذب و واجذب بالاتر از نانوجاذب Mg-Al-LDH، قابلیت کاربردی بهتری می تواند داشته باشد. | ||
کلیدواژهها | ||
بُر؛ هیدروکسیدهای لایهای دوگانه؛ جذب؛ واجذب؛ ایزوترم | ||
مراجع | ||
1.Ay, A.N., Zümreoglu-Karan, B., and Temel, A. 2007. Boron removal by hydrotalcite-like, carbonate-free Mg–Al–NO3–LDH and a rationale on the mechanism. Microporous and Mesoporous Materials, 98: 1-3. 1-5.
2.Bafkar, A., and Baboli, N. 2019. Investigation of the efficiency of nitrate removal from aqueous solution using oak leaf nanostructure adsorbent. Gorgan, J. Water Soil Cons. 25: 5. 233-247. (In Persian) 3.Bagherifam, S., Komarneni, S., Lakzian, A., Fotovat, A., Khorasani, R., Huang, W., Ma, J., and Wang, Y. 2014. Evaluation of Zn-Al-SO4 layered hydroxide for the removal of arsenite and arsenate from a simulated soil solution: Isotherms and kinetics. Applied Clay Science, 95: May 2014. 119-125.
4.Cavani, F., Trifiro, F., and Vaccari, A. 1991. Hydrotalcite-type anionic clays: preparation, properties. Catalysis Today, 11: 2. 173-301.
5.Chen, X., Mi, F., Zhang, H., and Zhang, H. 2012. Facile synthesis of a novel magnetic core-shell hierarchical composite submicrospheres Fe3O4@CuNiAl-LDH under ambient conditions. Materials Letters, 69: February 2012. 48-51.
6.Das, J., Das, D., Dash, G.P., and Parida, K.M. 2002. Studies on Mg/Fe hydrotalcite-like compounds (HTlc)-I. Removal of inorganic selenite (SeO32-) from aqueous medium. J. Coll. Interface Sci. 251: 1. 26-32.
7.Ferreira, O.P., Moraes, S.G., Duaran, N., Cornejo, L., and Luiz Alves, O. 2006. Evaluation of boron removal from water by hydrotalcite-like compounds. Chemosphere, 62: 1. 80-88.
8.Halajnia, A., Oustan, S., Najafi, N., Khataee, A.R., and Lakzian, A. 2012. The adsorption characteristics of nitrate on Mg–Fe and Mg–Al layered double hydroxides in a simulated soil solution. Applied Clay Science, 70: December 2012. 28-36.
9.Hatami, H., Fotovat, A., and Halajnia, A. 2018. Comparison of adsorption and desorption of phosphate on synthesized Zn-Al-LDH by two methods in a simulated soil solution. Applied Clay Science, 152: February 2018. 333-341.
10.Hermosin, M.C., Pavlovic, I., Ulbibarri, M.A., and Cornejo, J. 1996. Hydrotalcite as sorbent for trinitrophenol. Sorption capacity and mechanism. Water Research, 30: 1. 171-177.
11.Isaacs-Paez, E.D., Leyva-Ramos, R., Jacobo-Azuara, A., Martinez-Rosales, J.M., and Flores-Cano, J.V. 2014. Adsorption of boron on calcined AlMg layered double hydroxide from aqueous solutions. Mechanism and effect of operating conditions. Chem. Engin. J. 245: June 2014. 248-257.
12.Kameda, T., Oba, J., and Yoshioka, T., 2015. New treatment methods for boron in aqueous solution using Mg-Al Layered double hydroxide: Kinetics and equilibrium studies. J. Hazard. Mater. 293: August 2015. 54-63.
13.Majidi, A., Rahnemaie, R., Hassani, A., and Malakouti, M.J. 2010. Adsorption and desorption processes of boron in calcareous soils. Chemosphere, 80: 7. 733-739.
14.Mardani, H.R. 2017. (Cu/Ni)-Al layered double hydroxides @ Fe3O4 as efficient magnetic nanocomposite photocatalyst for visible-light degradation of methylene blue. Research on Chemical Intermediates, 43: May 2017. 5795-5810.
15.Nabizadeh, S., Sadegh-Zadeh, F., Jalili, B., and Emadi, S.M. 2019. Adsorption of methylene blue using biochar, soil and treated soil with biochar from aqueous solutions. Gorgan, J. Water Soil Cons. 25: 6. 281-292. (In Persian)
16.Newman, S.P., and Hones, W. 1998. Synthesis, characterization and applications of layered double hydroxides containing organic guests. New J. Chem. 22: 2. 105-115.
17.Parks, J.L., and Edwards, M. 2005. Boron in the environment. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 35: 2. 81-114.
18.Peak, D., Luther, G.W., and Sparks, D.L. 2003. ATR-FTIR spectroscopic studies of boric acid adsorption on hydrous ferric oxide. Geochimica et Cosmochimica Acta, 67: 14. 2551-2560.
19.Pourfaraj, R., Kazemi, S.Y., Fatemi, S.J., Biparva, P. 2018. Synthesis of α- and ß-CoNi binary hydroxides nanostructures and luminol Chemiluminescence study for H2O2 detection. J. Photochem. Photobiol.: Chemistry, 364: September 2018. 534-541.
20.Seida, Y., and Nakano, Y. 2002. Removal of phosphate by layered double hydroxides containing iron. Water Research, 36: 5. 1306-1312.
21.Sparks, D.L. 2003. Environmental Soil Chemistry. Second Edition. Library of Congress Control Number: 2002104258. 187-190.
22.Tahir, M.A., Nawaz, H., and Iqbal, M. 2016. Solar Red and Brittle Blue direct dyes adsorption onto Eucalyptus angophoroides bark: equilibrium, kinetics and thermodynamic studies. J. Environ. Chem. Engin. 4: 2. 2431-2439.
23.Wolska, J., and Bryjak, M. 2013. Methods for boron removal from aqueous solutions- A review. Desalination, 310: February 2013. 18-24.
24.Yan, L., Yang, K., Shan, R., Yan, T., Wei, J., Yu, S., Yu, H., and Du, Bin. 2015. Kinetic, isotherm and thermodynamic investigations of phosphate adsorption onto core–shell Fe3O4@LDHs composites with easy magnetic separation assistance. J. Coll. Inter. Sci. 448: 15 June 2015. 508-516.
25.Yılmaz, A.E., Boncukcuoglu, R., Yılmaz, M.T., and Kocakerim, M.M. 2005. Adsorption of boron from boron- containing wastewaters by ion exchange in a continuous reactor. J. Hazard. Mater. 117: February 2005. 221-226. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 375 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 451 |