Iranian Journal of Health and Environment

fa طراحی نانوذرات سه بعدی گرافن اکسید اصلاح شده مغناطیسی برای حذف هیومیک اسید از محیط های آبی Design of three-dimensional magnetically modified graphene oxide nanoparticles for humic acid removal from aqueous media تصفیه آب تصفیه آب پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">زمینه و هدف: مواد هیومیک به گروهی از ماکرومولکول‌های آلی ناهمگن با وزن مولکولی بالا اطلاق می‌شود که حاصل واکنش‌های بیولوژیکی و ژئوشیمیایی بوده و به‌عنوان محصولات جانبی گندزدایی شناخته شده اند. نانوذرات مغناطیسی بدلیل اندازه کوچک و قدرت تفکیک آلاینده‌های محیط زیستی از جمله آلاینده‌های آب و فاضلاب در تصفیه آلاینده‌های سمی و خطرناک کاربرد دارند. هدف از انجام این مطالعه بررسی کارایی حذف با استفاده از نانوجاذب سه بعدی مغناطیسی و تعیین شرایط بهینه در حذف است. روش بررسی: ابتدا اکسید گرافن سه بعدی مغناطیسی سنتز و سپس اصلاح سطح با آلیل آمین/آلیل گلیسیدیل اتر انجام شد. خصوصیات نانوجاذب مغناطیسی سنتز شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونیکی روبشی، pH نقطه صفر بار سطحی تعیین شد. در این پژوهش پارامترهای مختلف pH، مقدار نانو جاذب، زمان تماس و دما مورد مطالعه قرار گرفت و بهینه شرایط حذف بدست آمد. نتایج بهینه از روش های تک متغیره و تاگوچی بدست آمد. ایزوترم ها، سینتیک ها و ترمودینامیک جذب  HA بر روی نانوجاذب مغناطیسی تعیین شد و برای تحلیل داده ها و مقایسه ایزوترم ها از رگرسیون خطی و ضریب تعیین استفاده گردید. همچنین قابلیت استفاده مجدد نانوجاذب در طی مکانیسم جذب  HAمورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه تجربی بر روی نمونه های آب چاه درکه (تهران) و منجیل آباد (کرج) انجام گرفت.  یافته ها: آنالیزهای تعیین، مشخصات ساختار و ویژگیهای جاذب ساخته شده را تائید کرد. بهینه میزان حذف HA در 6pH = ، مقدار جاذب g 0/02، زمان تماس min 120 و دماC o 25 به 98 درصد رسید. نتایج نشان داد، جذب  HAاز ایزوترم لانگمویر و سرعت آن از سینتیک شبه درجه دوم به ترتیب با ضریب همبستگی 0/9969 و 0/9968 پیروی می کند. داده‌های ترمودینامیکی نشان داد که جذب HA با نانوجاذب، فرآیندی گرمازا، مطلوب و خودبه‌خود است. نتیجه گیری: استفاده از این نانوجاذب در حذف  HA از محلول های آبی می تواند به عنوان روشی کارآمد مورد استفاده قرار گیرد. یکی از مزایای استفاده از نانوجاذب مغناطیسی توانایی جداسازی آنها از سوسپانسیون ها با استفاده از یک میدان مغناطیسی و احیای آنها با استفاده از روش های مختلف و کاربرد مجدد آنها است. </div> <div style="text-align: justify;">Background and Objective: Humic substances are a group of high molecular weight, heterogeneous organic macromolecules formed through biological and geochemical reactions. They are recognized as one of the main precursors of by-products in water treatment processes. Humic acid compounds create various issues in water and soil treatment industries, necessitating their effective removal from water sources. Due to their small size and their ability to separate environmental pollutants, magnetic nanoparticles are used in the treatment of toxic and hazardous pollutants and in remediating contaminated environments. This study aimed to investigate the removal efficiency of humic acid using a three-dimensional magnetic nanoadsorbent and to identify the optimal conditions for removal. Materials and Methods: First, three-dimensional magnetic graphene oxide was synthesized, and then surface modification was carried out with allyl amine/allyl glycidyl ether. The characteristics of the synthesized magnetic nanoadsorbent were determined using field emission scanning electron microscopy and the surface charge zero point. The removal of humic acid from aqueous solutions on magnetic nanoadsorbent was assessed based on pH, nanoadsorbent dosage, contact time, and temperature, with optimal conditions identified using the Taguchi method. Additionally, the adsorption isotherms, kinetics, and thermodynamics of humic acid adsorption on the magnetic nanoabsorbent were determined, with data analyzed through linear regression and determination coefficients for isotherm comparisons. The reusability of the nanoadsorbent in the humic acid adsorption mechanism was also examined. Experimental studies was conducted on well water samples from Tehran and Manjilabad (Karaj). Results: The analyses confirmed the structural characteristics and properties of the synthesized adsorbent. Optimal removal of humic acid was achieved at pH 6, an adsorbent dosage of 0.02 g, a contact time of 120 minutes, and a temperature of 25°C, resulting in a 98% removal efficiency. Results indicated that humic acid adsorption followed the Langmuir isotherm, with kinetics corresponding to a pseudo-second-order model, yielding correlation coefficients of 0.9969 and 0.9968, respectively. Thermodynamic data showed that humic acid adsorption by the nanoadsorbent is an endothermic and favorable process. Conclusion: The use of this nanoadsorbent in removing humic acid from aqueous solutions can be considered as an efficient method. Magnetic nanoabsorbents offer the advantages of easy separation from suspensions using a magnetic field, potential recovery through various methods, and reusability.  </div> نانوجاذب, هیومیک اسید, گرافن اکسید, آلیل گلیسیدیل اتر Nanoadsorbent, Humic acid, Graphene oxide, Allyl glycidyl ether 651 672 http://ijhe.tums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-2285-2&slc_lang=fa&sid=1 Sanaz Jafari ساناز جعفری sani_sjafari@yahoo.com No Department of Environment Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran گروه مهندسی محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Amir Hossein Javid امیرحسین جاوید a.javid@srbiau.ac.ir Yes Department of Environment Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran گروه مهندسی محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Elham Moniri الهام منیری moniri30003000@yahoo.com No Department of Chemistry, Varamin (Pishva) Branch, Islamic Azad University, Varamin, Iran گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، واحد ورامین (پیشوا)، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران ایران Amir Hessam Hassani امیرحسام حسنی No Department of Environment Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran گروه مهندسی محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Homayon Ahmad Panahi همایون احمدپناهی No Department of Chemistry, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، واحد تهران مرکز، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران ایران