Iranian Journal of Health and Environment

fa حذف یون نیکل (II) با استفاده از نانوذرات اکسید آهن (III) از محلول‌های آبی: مطالعه مدل‌های سینتیک، ایزوترم و ترمودینامیک Removal of Nickel (II) ions from aqueous solutions using Iron (III) oxide nanoparticles: study of kinetic, isotherm and thermodynamic models تصفیه آب تصفیه آب پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">زمینه و هدف: با توجه به وجود صنایعی مانند فولاد زنگ نزن، حضور یون نیکل (II) در آب‌ها و پساب&rlm;ها در غلظت‌های بالا گزارش شده است. بنابراین، حذف یون نیکل (II) از پساب&rlm;ها و محیط‌زیست امری ضروری به شمار می‌آید. در این پژوهش نانوذرات اکسید آهن (III) به عنوان جاذب برای حذف یون نیکل (II) از آب در یک سیستم تعادلی منقطع مورد مطالعه قرار گرفت. روش بررسی: جهت مشخصه‌یابی ساختاری نمونه از تکنیک‌های FT-IR،  SEMو  XRDاستفاده شد. برای تعیین شرایط بهینه جذب، اثر پارامترهای مهم از قبیل: pH، زمان تماس، وزن جاذب و غلظت اولیه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، مطالعه ترمودینامیکی (تغییرات انرژی آزاد استاندارد گیبس، آنتالپی و آنتروپی)، مطالعات ایزوترمی (ظرفیت جذب) و مطالعات سینتیکی (تاثیرپذیری جاذب با زمان) بررسی گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد که جاذب مغناطیسی مذکور، دارای بالاترین راندمان حذف آلاینده نیکل ‌(II) در pH برابر 7، زمان تماس min 60، مقدار جاذب mg 200 و بالاترین غلظت قابل حذف mg/L 400 است. نتیجه‌گیری: با مطالعات ترمودینامیکی مشخص گردید که واکنش گرماگیر بوده و خودبه خودی بودن فرایند جذب، با عامل آنتروپی کنترل می‌شود (J/mol.K 165/7+  ΔS°=و KJ/mol 2/7-(ΔG°= . برای درک بهتر مکانیزم جذب، از معادلات سینتیک شبه درجه اول و دوم استفاده شد. سپس جهت تعیین ظرفیت جذب، ایزوترم‌های جذبی لانگمویر و فروندلیچ بررسی گردید و مطابقت خوب نتایج با مدل فروندلیچ و ظرفیت جذب برابر با mg/g 43/5 به‌دست آمد که بیانگر ظرفیت جذب بالای جاذب و چند لایه بودن آن است.  </div> <div style="text-align: justify;">Background and Objective: Due to the existence of industries such as stainless steel, the presence of nickel (II) ions in water and wastewater has been reported at high concentrations. Removal of nickel (II) ions from wastewater and the environment are of primary importance. In this study, iron (III) oxide nanoparticles were studied as an adsorbent for removal of Ni (II) ions from water in the batch equilibrium system. Materials and Methods: FT-IR, SEM and XRD techniques were used to characterize the structure of the sample. To determine the optimum adsorption, the effect of important parameters such as pH, contact time, adsorbent weight and initial concentration were investigated. Also, thermodynamic study (Gibbs standard energy variations, enthalpy and entropy), isothermal studies (absorption capacity) and kinetic studies (absorbent effect with time) were investigated. Results: The results showed that the magnetic adsorbent had the highest removal efficiency of nickel (II) at pH 7, contact time 60 min, adsorbent dosage of 200 mg, and maximum removable concentration of 400 mg/L. Conclusion: With thermodynamic studies, it was determined that the reaction was endothermic and the spontaneous process was controlled using the entropy factor (ΔG°=-2.7 KJ/mol, ΔS°=+165.17 J/mol.K). In order to better understand the mechanism of adsorption, kinetics studies were carried out using the pseudo-first-order and pseudo-second-order models. Then, Langmuir and Freundlich adsorption isotherms were investigated to determine the adsorption capacity, and it was found that the adsorption data were well fitted to Freundlich model and the maximum adsorption capacity was 43.5 mg/g, which indicated high adsorption capacity and its multi-layers.Then, Langmuir and Freundlich adsorption isotherms were investigated and it was found that the adsorption data were well fitted to Freundlich model and maximum adsorption capacity (qmax=43.5 mg/g) was obtained which indicates good adsorption capacity of adsorbent and its multi-layers.  </div> نانوذرات اکسید آهن (III), نیکل (II), ایزوترم, ترمودینامیک, سینتیک Iron (III) oxide nanoparticles, Nickel (II), Isotherm, Thermodynamics, Kinetics 383 396 http://ijhe.tums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1308-1&slc_lang=fa&sid=1 Z Esdaki زهرا اسدکی zahraesdaki@gmail.com No Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Guilan, Rasht, Iran گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه گیلان، رشت، ایران R Ansari رضا انصاری ransari271@guilan.ac.ir Yes Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Guilan, Rasht, Iran گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه گیلان، رشت، ایران F Ostovar فریبا استوار F_os_46@yahoo.com No Environmental Research Institute, Academic Center Culture and Research, Environmental Engineering, Rasht, Iran پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، مهندسی محیط زیست، رشت، ایران