حذف انتخابیZn۲+ از محلول های آبی با MIPهای پشتیبانی شده بر Fe₃O₄@SiO₂: مطالعات تعادل، هم دما و سینتیک

موضوع تحقیق: در این پژوهش، در گام نخست نانوذرات Fe₃O₄ با بهره گیری از روش هم رسوبی کنترل شده سنتز شد. سپس با استفاده از روش اشتوبر و حضور تترااتیل ارتوسیلیکات (TEOS) به عنوان منبع سیلیکا، پوششی یکنواخت بر سطح نانوذرات اکسیدآهن ایجاد و بدین ترتیب، نانوذرات هسته–پوسته Fe₃O₄@SiO₂ با ساختاری پایدار و منظم تهیه شد. پس از آن، سطح نانوذرات حاصل با پلیمر نقش گذاری مولکولی (MIP) عامل دار شد تا جاذبی هدفمند و انتخاب پذیر برای حذف یون های روی (Zn²⁺) از محلول های آبی حاصل شود. غلظت یون های باقی مانده در محلول با استفاده از دستگاه پلاسمای جفت شده القایی (ICP) تعیین شد.روش تحقیق: به منظور بررسی دقیق ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و ساختاری نانوجاذب سنتزی، آزمون های مختلفی شامل میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، توزیع اندازه ذرات (DLS)، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM)، آزمون گرماوزنی (TGA)، پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) مورد استفاده قرار گرفت.نتایج اصلی: نتایج این آزمون ها بیانگر ساختار منسجم، اندازه یکنواخت ذرات، پایداری حرارتی مناسب و حضور موفق گروه های عاملی فعال بر سطح نانوذرات است. عملکرد جذب نانوجاذب در حذف یون های Zn²⁺ با بررسی تاثیر عوامل مختلفی از جمله مقدار جاذب، زمان تماس، pH محلول و غلظت اولیه یون فلزی مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس نتایج بهینه شده، در شرایط مقدار جاذب ۱۶ میلی گرم، ۷=pH، غلظت اولیه mmol/L ۰.۴۵، حجم محلول ۵۰ میلی لیتر و زمان تماس ۲۱ دقیقه، میزان حذف یون های روی به ۹۶% رسید که نشان دهنده کارایی بالای جاذب است (mg/g۱۰۷.۵۵). مطالعات هم دمایی نشان داد که فرایند جذب از مدل لانگمویر پیروی می کند و ماهیت آن تک لایه ای است. همچنین، بررسی سینتیکی فرایند جذب نشان داد داده های تجربی با مدل شبه مرتبه دوم انطباق بالایی دارند که این موضوع بیانگر غالب بودن سازوکار جذب شیمیایی در مرحله تعیین کننده سرعت واکنش است. علاوه بر این، نانوجاذب سنتزی قابلیت جداسازی مغناطیسی آسان و استفاده مجدد در چندین چرخه متوالی جذب–واجذب را بدون کاهش محسوس در عملکرد جذبی حفظ می کند. بدین ترتیب، جاذب طراحی شده به عنوان سامانه ای پایدار، کارآمد و دوستدار محیط زیست، گزینه ای امیدبخش برای تصفیه موثر پساب های صنعتی حاوی یون های فلزات سنگین به شمار می رود.

کلیدواژه ها:

نانوساختار Fe۳O۴@SiO۲ ، پلیمر نقش گذاری ، جذب سطحی ، یون روی ، جداسازی مغناطیسی