تاثیر پوشش پلی آکریل آمید بر ساختار نانو جاذب های مغناطیسی مبتنی بر نمک های سدیم مختلف برای جداسازی اورانیوم از پساب ها و بررسی رفتار جذبی با تغییر pH محلول

سرافراز, هادی; جمشیدیان, محمود; اله یاری زاده, قاسم

doi:10.22055/jrmbs.2018.13949

تاثیر پوشش پلی آکریل آمید بر ساختار نانو جاذب های مغناطیسی مبتنی بر نمک های سدیم مختلف برای جداسازی اورانیوم از پساب ها و بررسی رفتار جذبی با تغییر pH محلول

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی

10.22055/jrmbs.2018.13949

چکیده

در این تحقیق، چهار نانوجاذب مغناطیسی Fe3O4 با استفاده از چهار نمک سدیم مختلف به روش سلووترمال سنتز و مشخصه یابی گردید. برای بررسی نقش پوشش های پلیمری بر روی میزان جذب جاذب ها، چهار نانوجاذب Fe3O4 سنتز شده به وسیله پلی اکریل آمید(Fe3O4@PAM) پوشش دهی شدند. نانوذرات سنتز شده به وسیله آنالیزهای FT-IR و XRDو SEM مشخصه یابی گردیدند. طیف XRD نمونه های مختلف Fe3O4@PAM نشان داد که نانوذرات Fe3O4@PAM ساختار کریستالی خود را حفظ می کنند. نتایج حاصل از آنالیز FT-IR برای نانوذرات Fe3O4 همخوانی خوبی با نمونه تجاری در دسترس داشت. همچنین نتایج FT-IR برای نانوذرات Fe3O4@PAM پوشش دهی این ذرات را تایید می کند. نانوذرات سنتز شده Fe3O4 و Fe3O4@PAM برای جذب اورانیوم از محلول تهیه شده، به کار گرفته شدند. در آزمایشات جذب تأثیر pHمورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه گردیدند. pH تأثیر چشمگیری بر میزان جذب جاذبها دارد. در بین نانو ذرات Fe3O4 بیشترین میزان جذب مربوط به نانوذرات سنتز شده با استفاده از نمک سدیم کربنات در pH حدود 10 برابر mg/g 197، و برای نانوذرات Fe3O4@PAM مربوط به مخلوطی از نمکهای سدیم استات و تری سدیم سیترات در pH حدود 8 تا 9 برابر mg/g185 بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فیزیک علم مواد

عنوان مقاله [English]

Effect of PAM coating on the magnetic nanoparticles structure based on different sodium salts for uranium removal from wastewater and study of pH effects on their adsorptions

نویسندگان [English]

hadi Sarafraz
Mahmoud Jamshidian
ghasem Alahyarizadeh

Engineering Department, Shahid Beheshti University, G.C., P.O. Box 1983969411, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this research, four different magnetic Fe3O4 nanoparticles were synthesized and characterized by solvothermal method based on different sodium salts. To study effect of PAM coating on the uranium absorption, the synthesized magnetic Fe3O4 nanoparticles were coated with PAM (Fe3O4@PAM). The structural properties of the synthesized magnetic Fe3O4@PAM nanoparticles were examined by XRD, FT-IR and SEM. The XRD patterns indicated that the crystal structure of Fe3O4@PAM nanocomposites are remained the same structure as the Fe3O4 nanoparticles which have a respectable agreement with other valid experiments. As well as, The XRD and FT-IR results for Fe3O4@PAM nanoparticles showed that PAM coated on Fe3O4 successfully. The prepared Fe3O4 and Fe3O4@PAM nanoparticles were applied as sorbents to sorb uranium ions (U(VI)) from aqueous solution. In adsorption test the effect of pH were investigated. pH had significant effect on the amount of adsorption. The adsorption results showed that the highest U(VI) adsorption of 197 mg/g at around the solution pH 10 were obtained for Fe3O4 nanoparticels which synthesized based on Na2CO3; and 185 mg/g at around the solution pH 8 to 9 for Fe3O4@PAM nanoparticles which was based on a mixed sodium source involved the Sodium acetate and Trisodium citrate.

کلیدواژه‌ها [English]

Magnetic Fe3O4 nanoparticle
Fe3O4@PAM
Solvothermal synthesis
Sodium salt sources
uranium adsorption

مراجع

[1] L. Chen, Z. Lin, C. Zhao, Y. Zheng, Y. Zhou, H. Peng, Direct synthesis and characterization of mesoporous Fe₃O₄ through pyrolysis of ferric nitrate-ethylene glycol gel. Journal of Alloys and Compounds 509 )2011( L1-L5.

[2] J. Li, C. Chen, Y. Zhao, J. Hu, D. Shao, X. Wang; Synthesis of water-dispersible Fe₃O₄@ β-cyclodextrin by plasma-induced grafting technique for pollutant treatment. Chemical Engineering Journal 229 (2013) 296-303.

[3] L. Tan, J. Wang, Q. Liu, Y. Sun, H. Zhang, Y. Wang, D. Song; Facile preparation of oxine functionalized magnetic Fe₃O₄ particles for enhanced uranium (VI) adsorption. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 466 (2015) 85-91.

[4] H.W. Wang, Y.F. Xing, Y. Li, D.D. Ni, X.F. Wei, H.H. Chen, H.H. Song, X.W. Qi, Unique Surface-Initiated Property of Nanoparticles and Application for the Synthesis of Hybrid Organic/Inorganic Nanoparticles. Chemical Communications (2012).

[5] W. Song, M. Liu, R. Hu, X. Tan, J. Li, Water-soluble polyacrylamide coated-Fe₃O₄ magnetic composites for high-efficient enrichment of U (VI) from radioactive wastewater. Chemical Engineering Journal 246 (2014) 268-276.

[6] R. Tong, Y. Wang, G. Yang, A. Ma, K. Sun, H. Yang, J. Wang, Study of preparation and properties on polymer-modified magnetite nanoparticles. South African Journal of Chemistry 68 (2015) 99-104.

[7] H. Freiser, M. Freiser, Concepts & Calculations in Analytical Chemistry, Featuring the Use of Excel (1992).

[8] N.W. Bower, Principles of Instrumental Analysis. (Skoog, DA; Leary, JJ) (1992).

[9] P.R. Griffiths, J.A. De Haseth, Fourier transform infrared spectrometry 171 (2007).

[10] H. Sun, J. Hong, F. Meng, P. Gong, J. Yu, Y. Xue, S. Zhao, D. Xu, L. Dong, S. Yao; Novel core-shell structure polyacrylamide-coated magnetic nanoparticles synthesized via photochemical polymerization. Surface and Coatings Technology 201 (2006) 250-254.

[11] M. Jamshidiyan, A. Shirani, G. Alahyarizadeh, Solvothermal synthesis and characterization of magnetic Fe₃O₄ nanoparticle by different sodium salt sources. Materials Science-Poland 35 (2017) 50-57.

[12] Y.F.S. Shen, J. Tang, Z.H. Nie, Y.D. Wang, Y. Ren, L. Zuo, Preparation and application of magnetic Fe₃O₄ nanoparticles for wastewater purification. Separation and Purification Technology 68 (2009) 312-319.

[13] G.W. Peng, D.X. Ding, F.Z. Xiao, X.L. Wang, N. Hun, Y.D. Wang, Y.M. Dai, Adsorption of uranium ions from aqueous solution by amine-group functionalized magnetic Fe₃O₄ nanoparticle, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 301 (2014) 781-788.

[14] Y. Zhao, J. Li, L. Zhao, S. Zhang, Y. Huang, X. Wu, X. Wang, Synthesis of amidoxime-functionalized Fe₃O₄@SiO₂ core–shell magnetic microspheres for highly efficient sorption of U (VI). Chemical Engineering Journal 235 (2014) 275-283.

[15] L. Tan, Q. Liu, X. Jing, J. Liu, D. Song, S. Hu, L. Liu, J. Wang, Removal of uranium (VI) ions from aqueous solution by magnetic cobalt ferrite/multiwalled carbon nanotubes composites. Chemical Engineering Journal 273 (2015) 307-315.

[16] G.W. Peng, D.X. Ding, F.Z. Xiao, X.L. Wang, N. Hun, Y.D. Wang, Y.M. Dai, Z. Cao, Adsorption of uranium ions from aqueous solution by amine-group functionalized magnetic Fe₃O₄ nanoparticle. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 301(3) (2014) 781-788.

[17] P. Zong, J. Gou: Rapid and economical synthesis of magnetic multiwalled carbon nanotube/iron oxide composite and its application in preconcentration of U (VI). Journal of Molecular Liquids 195 (2014) 92-98.

[18] P. Zong, J. Gou: Fasfous, I. Ismail, N. Dawoud Jamal. Uranium (VI) sorption by multiwalled carbon nanotubes from aqueous solution. Applied Surface Science 259 (2012) 433-440.