پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 414 |
| تعداد مقالات | 5,478 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,010,647 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,299,946 |
حذف سولفات از آب با استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 9، دوره 55، شماره 11، بهمن 1402، صفحه 2311-2326 اصل مقاله (2.13 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2023.22046.7888 | ||
| نویسندگان | ||
| شهریار مهدوی* 1؛ بهناز طاهری نیا1؛ امیر حسین سیاح زاده2 | ||
| 1گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران | ||
| 2گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش جهت حذف یون سولفات از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم استفاده شد. خصوصیات اولیه نانو ذرات قبل و بعد از جذب سولفات توسط تکنیک‌های دستگاهی مورد بررسی قرار گرفت. تأثیر پارامترهایی مانند غلظت، pH ، زمان و دما در حذف سولفات مورد اندازه‌گیری قرار گرفت و شرایط بهینه هر پارامتر در ایزوترم جذب اعمال شد. در محاسبه ثابت‌های ترمودینامیکی، °GΔ (انرژی آزاد گیپس) منفی بدست آمد که بیانگر خود به‌خودی واکنش بود. بنابراین واکنش برای انجام به انرژی نیاز ندارد.°HΔ ( آنتالپی) واکنش نیز دارای علامت مثبت می‌باشد که نشان می‌دهد واکنش حذف در این حالت گرماگیر بوده و S°Δ (آنتروپی) واکنش با توجه به این که مثبت می‌باشد، بیانگر افزایش بی‌نظمی در این واکنش است. مدل های ایزوترم جذب فروندلیچ و لانگمویر با لحاظ شرایط بهینه، بر داده‌های ایزوترم برازش داده شدند. که معادله ایزوترمی لانگمویر در مقایسه با فروندلیچ با ضریب تبیین0/994=R2، به نحو بهتری مکانیزم جذب را توضیح داد. در اندازه گیری توسط EDX مشخص شد که نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم قبل از جذب سولفات و در حالت خالص عمدتا از تیتانیوم و اکسیژن و بعد از جذب سولفات علاوه بر تیتانیوم و اکسیژن وجود عنصر گوگرد مشاهده شد که بیانگر جذب سطحی سولفات بود. همچنین ماکزیمم ظرفیت جذب نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم، 10/24 میلی‌گرم سولفات گوگردی (So4˭-S) بر گرم جاذب بر اساس معادله لانگمویر محاسبه شد. با مقایسه این جاذب با سایر جاذب ها میتوان نتیجه گرفت، این نانو ذرات با ویژگیهای مذکور در حذف سولفات از آب مؤثر می‌باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| دی اکسید تیتانیوم؛ سولفات؛ ایزوترم جذب؛ آب | ||
| موضوعات | ||
| محیط زیست ، آلودگی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Sulfate removal from water using TiO2 nanoparticles | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Shahriar Mahdavi1؛ Behnaz Taherinia1؛ Amir Hossein Sayyahzadeh2 | ||
| 1Malayer University | ||
| 2Malayer University | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, titanium dioxide nanoparticles were used for the removal of sulfate ions. The initial properties of the nanoparticles before and after sulfate adsorption were examined using instrumental techniques. The effects of parameters such as concentration, pH, time, and temperature on sulfate removal were measured, and the optimal conditions for each parameter were applied in the adsorption isotherm. The calculation of thermodynamic constants revealed a negative ΔG° (free energy of gypsum), indicating a spontaneous reaction that does not require energy input. The ΔH° (enthalpy) of the reaction was positive, suggesting an endothermic nature of the removal process, while the positive ΔS° (entropy) indicated an increase in disorder during the reaction. The Freundlich and Langmuir isotherm models were fitted to the experimental data under optimal conditions, with the Langmuir isotherm equation providing a better fit with an R2 value of 0.994. EDX analysis confirmed that the titanium dioxide nanoparticles primarily consisted of titanium and oxygen before sulfate adsorption, while sulfur was observed after adsorption, indicating surface adsorption of sulfate. Furthermore, the maximum adsorption capacity of titanium dioxide nanoparticles for sulfate was calculated as 10.24 mg/g based on the Langmuir equation. By comparing this adsorbent with others, it can be concluded that these nanoparticles are effective in sulfate removal from water. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Titanium dioxide, sulfate, adsorption isotherm, water | ||
| مراجع | ||
|
[1] W.A.M. Fernando, I. Ilankoon, T.H. Syed, M. Yellishetty, Challenges and opportunities in the removal of sulphate ions in contaminated mine water: A review, Minerals Engineering, 117 (2018) 74-90. [2] M. Yavari, Z. Mansourpour, M. Shariaty-Niassar, Controlled assembly and alignment of CNTs in ferrofluid: Application in tunable heat transfer, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 479 (2019) 170-178. [3] S. Mahdavi, M. Jalali, A. Afkhami, Heavy metals removal from aqueous solutions using TiO2, MgO, and Al2O3 nanoparticles, Chemical Engineering Communications, 200(3) (2013) 448-470. [4] P. Hlabela, J. Maree, D. Bruinsma, Barium carbonate process for sulphate and metal removal from mine water, Mine Water and the Environment, 26(1) (2007) 14-22. [5] S. Mahdavi, Nano-TiO 2 modified with natural and chemical compounds as efficient adsorbents for the removal of Cd+ 2, Cu+ 2, and Ni+ 2 from water, Clean technologies and environmental policy, 18(1) (2016) 81-94. [6] H. Ma, M. Wang, J. Zhang, S. Sun, Preparation mechanism of spherical amorphous ZrO (OH) 2/AlOOH hybrid composite beads for adsorption removal of sulfate radical from water, Materials Letters, 247 (2019) 56-59. [7] K. Fialova, M. Motlochova, L. Cermakova, K. Novotna, J. Bacova, T. Rousar, J. Subrt, M. Pivokonsky, Removal of manganese by adsorption onto newly synthesized TiO2-based adsorbent during drinking water treatment, Environmental Technology, 44(9) (2023) 1322-1333. [8] S. Hong, F.S. Cannon, P. Hou, T. Byrne, C. Nieto-Delgado, Adsorptive removal of sulfate from acid mine drainage by polypyrrole modified activated carbons: effects of polypyrrole deposition protocols and activated carbon source, Chemosphere, 184 (2017) 429-437. [9] S. Mahdavi, Nano-TiO2 modified with natural and chemical compounds as efficient adsorbents for the removal of Cd+ 2, Cu+ 2, and Ni+ 2 from water, Clean technologies and environmental policy, 18(1) (2016) 81-94. [10] Y. Ohama, D. Van Gemert, Application of titanium dioxide photocatalysis to construction materials: state-of-the-art report of the RILEM Technical Committee 194-TDP, Springer Science & Business Media, 2011. [11] R. Djellabi, M.F. Ghorab, T. Sehili, Simultaneous removal of methylene blue and hexavalent chromium from water using TiO2/Fe (III)/H2O2/sunlight, CLEAN–Soil, Air, Water, 45(6) (2017) 1500379. [12] H. Noguchi, A. Nakajima, T. Watanabe, K. Hashimoto, Removal of bromate ion from water using TiO2 and alumina-loaded TiO2 photocatalysts, Water science and technology, 46(11-12) (2002) 27-31. [13] T. Shahzadi, A. Anwaar, T. Riaz, M. Zaib, Sulfate and phosphate ions removal using novel nano-adsorbents: modeling and optimization, kinetics, isotherm and thermodynamic studies, International Journal of Phytoremediation, 24(14) (2022) 1518-1532. [14] M.N. Sepehr, K. Yetilmezsoy, S. Marofi, M. Zarrabi, H.R. Ghaffari, M. Fingas, M. Foroughi, Synthesis of nanosheet layered double hydroxides at lower pH: optimization of hardness and sulfate removal from drinking water samples, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45(5) (2014) 2786-2800. [15] S. Mahdavi, Nano-TiO2 modified with natural and chemical compounds as efficient adsorbents for the removal of Cd? 2, Cu? 2, and Ni? 2 from water, Clean Technol Environ Policy. doi, 10 (2015). [16] K.H. Tan, Soil sampling, preparation, and analysis, CRC press, 2005. [17] J.B. Jones, Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis/J. Benton Jones, Jr, 2017. [18] J. Morawiec, A. Pawlak, M. Slouf, A. Galeski, E. Piorkowska, N. Krasnikowa, Preparation and properties of compatibilized LDPE/organo-modified montmorillonite nanocomposites, European Polymer Journal, 41(5) (2005) 1115-1122. [19] B. Nagappa, G. Chandrappa, Mesoporous nanocrystalline magnesium oxide for environmental remediation, Microporous and Mesoporous Materials, 106(1-3) (2007) 212-218. [20] F.B. Pour, P.Ghadarian, Sensitivity Analysis and Uncertainty of the Natural Gas Density Correction Factor Based on AGA8 Standard Modeling Regarding Operational and Environmental Parameters, Modeling in Engineering, 17(57) (2019) 42-54. [21] S. Mahdavi, N. Amini, The role of bare and modified nano nickel oxide as efficient adsorbents for the removal of Cd 2+, Cu 2+, and Ni 2+ from aqueous solution, Environmental Earth Sciences, 75 (2016) 1-15. [22] S. Mahdavi, N. Amini, H. Merrikhpour, D. Akhzari, Characterization of bare and modified nano-zirconium oxide (ZrO 2) and their applications as adsorbents for the removal of bivalent heavy metals, Korean Journal of Chemical Engineering, 34 (2017) 234-244. [23] A. Azari, A. Babaei, R. Kalantari, A. Esrafili, M. Moazen, B. Kakavand, Nitrate removal from aqueous solution using carbon nanotubes magnetized by nano zero-valent iron, Journal of Mazandaran University of Medical Sciences., (2013). [24] C. Namasivayam, D. Sangeetha, Application of coconut coir pith for the removal of sulfate and other anions from water, Desalination, 219(1-3) (2008) 1-13. [25] J. Chen, M. Liu, L. Zhang, J. Zhang, L. Jin, Application of nano TiO2 towards polluted water treatment combined with electro-photochemical method, Water research, 37(16) (2003) 3815-3820. [26] K.H. Tan, Principles of soil chemistry, CRC press, 2010. [27] E. Saka, C. Güler, The effects of electrolyte concentration, ion species and pH on the zeta potential and electrokinetic charge density of montmorillonite, Clay minerals, 41(4) (2006) 853-861. [28] J. Shah, M.R. Jan, M. Zeeshan, M. Imran, Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies for sorption of 2, 4-dichlorophenol onto surfactant modified fuller's earth, Applied Clay Science, 143 (2017) 227-233. [29] A. Rahmani, H.Z. Mousavi, M. Fazli, Effect of nanostructure alumina on adsorption of heavy metals, Desalination, 253(1-3) (2010) 94-100. [30] C.-H. Wu, S.-L. Lo, C.-F. Lin, Competitive adsorption of molybdate, chromate, sulfate, selenate, and selenite on γ-Al2O3, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 166(1-3) (2000) 251-259. [31] C.-H. Wu, C.-Y. Kuo, C.-F. Lin, S.-L. Lo, Modeling competitive adsorption of molybdate, sulfate, selenate, and selenite using a Freundlich-type multi-component isotherm, Chemosphere, 47(3) (2002) 283-292. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 407 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 514 |
||