سنتز سبز نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe۳O۴) عامل دار شده با پروآنتوسیانیدین و ارزیابی کاربرد آن در حذف فلز سنگین سرب (Pb) از فاضلاب صنعتی صنایع باتری سازی

سابقه و هدف: سنتز نانومواد مغناطیسی Fe۳O۴ به دلیل کاربردهای بالقوه آنها در تصفیه فاضلاب مورد توجه قرار گرفته است. عامل پوشش دهنده سطح یا عامل تثبیت کننده نانومواد Fe۳O۴ می تواند به طور قابل توجهی بر خواص و کاربردهای نهایی آنها تاثیر بگذارد. روش های سنتز سبز بعنوان یک استراتژی جایگزین برای جلوگیری از مضرات واکنش های شیمیایی که ممکن است برخی از مواد شیمیایی سمی یا حلال ها در آن دخیل باشند، در نظر گرفته می شوند. در این راستا، گیاهان بعنوان یکی از مفیدترین منابع برای سنتز سبز نانوذرات مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا دارای طیف گسترده ای از متابولیت ها هستند که می توانند بعنوان عامل تثبیت کننده استفاده شوند. پژوهش حاضر با هدف سنتز سبز نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe۳O۴) عامل دار شده با پروآنتوسیانیدین و ارزیابی کاربرد آن در حذف فلز سنگین سرب (Pb) از فاضلاب صنعتی صنایع باتری سازی انجام گرفت. مواد و روش ها: نانوذرات آب دوست اکسید آهن (Fe۳O۴) عامل دار شده با پروآنتوسیانیدین از طریق رویکرد هیدروترمال سنتز شدند. بمنظور تشخیص و بررسی ویژگی های جاذب سنتز شده، نانوکامپوزیت های Fe۳O۴ به دست آمده با طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) مشخصه یابی شدند. نمونه های فاضلاب برای انجام آزمایش های جذب از فاضلاب کارخانه تولید باتری گرفته شدند. آزمایش های جذب به صورت ناپیوسته صورت گرفت و پارامترهای زمان تماس، دوز جاذب و pH بعنوان عوامل موثر بر فرآیند جذب در نظر گرفته شدند. بهینه سازی آزمایش های جذب از طریق نرم افزارDesign Expert مبتنی بر سه پارامتر با روش سطح پاسخ (MRS) با استفاده از باکس بنکن (Box-Behnken) انجام شد. همچنین مدل سازی فرآیند سینتیک جذب با کاربرد سینتیک شبه درجه اول و شبه درجه دوم و میزان انطباق داده های تجربی تعادل جذب با مدل های ایزوترم جذب لانگمویر و فرندلیچ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج و بحث: مطابق با یافته های حاصل از تصویر SEM، اکثر نانوذرات تولید شده دارای ساختار کروی بوده و تمایل به تشکیل توده های بزرگتری دارند. تصویر TEM نانوذرات Fe۳O۴ نشان داد که متوسط اندازه این نانوذرات ۳/۷±۴۷ نانومتر است. الگوی XRD حاکی از حضور ساختار اسپینل مکعبی در نانوذرات Fe۳O۴ بود. بر اساس نتایج حاصل، تاثیر زمان تماس و دوز جاذب در فرآیند جذب Pb بر روی نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe۳O۴) عامل دار شده با پروآنتوسیانیدین موثرتر از pH بود. در زمان تماس بالا، دوز جاذب بیشتر و در محدوده pH پایین، حذف Pb با راندمان بسیار بیشتری صورت گرفت. بالاترین راندمان حذف Pb از فاضلاب کارخانه تولید باتری به میزان ۸۱/۹۳ درصد در شرایط بهینه pH خنثی (۵/۶)، زمان تماس ۲۰۰ دقیقه و دوز نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe۳O۴) عامل دار شده با پروآنتوسیانیدین برابر با چهار میلی گرم بر لیتر به دست آمد. سینتیک و ایزوترم جذب Pb بر روی نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe۳O۴) عامل دار شده با پروآنتوسیانیدن به ترتیب با مدل های شبه درجه دوم و لانگمویر همخوانی داشتند. لذا نرخ جذب توسط برهمکنش شیمیایی کنترل شده و فرآیند جذب از نوع تک لایه می باشد. نتیجه گیری: نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که جاذب نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe۳O۴) عامل دار شده با پروآنتوسیانیدین قابلیت خوبی در حذف یون Pb از فاضلاب صنعتی صنایع باتری سازی دارد. با توجه به هزینه مقرون به صرفه، روش آماده سازی ساده و فرآیند دوستدار محیط زیست و همچنین و راندمان بالای جاذب تهیه شده، می توان از آن به عنوان جایگزینی مناسب به جای کاربرد جاذب های نسبتا گران قیمتی مانند کربن فعال در حذف آلاینده های فلزی استفاده نمود.

کلیدواژه ها:

سنتز سبز ، پروآنتوسیانیدین ، نانوذرات ، Fe۳O۴ ، فلزات سنگین