ساخت نانوجاذب‌هایی‌ با قابلیت جداسازی آسان به‌صورت مغناطیسی، از طریق ترکیب نانوذرات مگنتیت با کربن فعال

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه انرژی‌های نو و محیط زیست، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران

2 گروه پژوهشی طراحی فرآیندهای شیمیایی، جهاد دانشگاهی، واحد دانشگاه تهران، ایران

3 گروه پژوهشی طراحی فرآیندهای شیمیایی، جهاد دانشگاهی، واحد دانشگاه تهران، ایرا

4 مدیریت پژوهش و فناوری، شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی ایران

چکیده

در این مطالعه نانوجاذب‌های کربن فعال- نانوذرات مغناطیسی به منظور جذب بنزن ساخته شد. برای این کار در ابتدا نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (Fe3O4) سنتز شد و مشخصات آن با استفاده از تکنیک‌هایی از قبیل پراش پرتوی ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی پیمایشگر (SEM) و همچنین مشاهدات خواص مغناطیسی ظاهری بررسی گردید. سپس برای ساخت نانوکامپوزیت‌های مغناطیسی کربن فعال- نانوذرات، حین تولید نانوذرات (پس از جوانه‌زنی فاز اکسیدآهن) کربن فعال به آنها اضافه شد. بررسی خواص مغناطیسی ظاهری مواد حاصل نشان داد که این راهبرد منجر به کربن فعال مغناطیس شده می‌شود. همچنین نتایج XRD و SEM مربوط به این نانوجاذب‌ها، نشان داد که نانوذرات اکسید آهن روی کربن فعال تشکیل می‌شود. اندازی‌گیری میزان جذب بنزن توسط جاذب‌ها نشان داد که نانوجاذب‌های حاوی 20% نانوذرات اکسید آهن دارای ظرفیت جذب و خواص مغناطیسی قابل قبولی هستند. به‌طور کلی نانوجاذب‌های مغناطیسی کربن فعال- نانوذرات ساخته شده را می‌توان برای جذب آلاینده‌های نفتی از آب مورد استفاده قرار داد و سپس آنها را با یک میدان مغناطیسی به سادگی از فاز مایع جدا کرد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of Magnetically Separable Nanoadsorbents through the Incorporation of Magnetite Nanoparticles in Activated Carbon

نویسندگان [English]

  • Fathollah Pourfayaz 1
  • Farhad Farzan 2
  • Parviz Ahmadiaval 3
  • Hossein Bitari 4
1 Department of Renewable Energies and Environment, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Chemical Processes Design Research Group, ACECR, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Chemical Processes Design Research Group, ACECR, University of Tehran, Tehran, Iran
4 National Iranian Oil Refining & Distribution Company, Research & Development and Technology (R&D), Tehran
چکیده [English]

In this study, iron oxide (Fe3O4) magnetic nanoparticles were synthesized and characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques and the observation of magnetic properties. Activated carbon nanoparticles magnetic nanocomposites were then synthesized by two methods: in situ synthesis of the iron oxide magnetic nanoparticles on activated carbon and the addition of activated carbon during the synthesis of the magnetic nanoparticles. The observation of magnetic properties showed that the in situ synthesis of the iron oxide magnetic nanoparticles on activated carbon does not result in activated carbon nanoparticles magnetic nanocomposites. The magnetic nanocomposites were also characterized by XRD and SEM techniques. The XRD and SEM results of the samples prepared by the method of the addition of activated carbon during the synthesis of the magnetic nanoparticles revealed the formation of the iron oxide magnetic nanoparticles on activated carbon. The synthesized activated carbon nanoparticles magnetic nanocomposites can be used to adsorb petroleum contaminants from water and can be separated simply by applying a magnetic field.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Activated Carbon
  • Magnetic Nanoparticles
  • Petroleum Contaminants
  • Iron Oxide Nanoparticles

[1]. Prakasam T. , VOC emissions from wastewater treatment plants: characterization, control, and compliance, CRC Press LLC, 2003.##

[2]. Koppmann R., Volatile organic compounds in the atmosphere, Blackwell Publishing Ltd, 2007.##

[3]. Thomas W. J., “Adsorption technology and design”, Elsevier Science & Technology Books, 1998.##

[4]. Ruthven M. D., Principles of adsorption and adsorption processes, John Wiley and Sons, 1984.##

[5]. Burchell D. T., Carbon materials for advanced technologies, Elsevier Science Ltd, 1999.##

[6]. Yang T. R., Adsorbents: fundamentals and applications, John Wiley & Sons, 2003.##

[7]. Ai L., Huang H., Chen Z., Wei X., and Jiang J., “Activated carbon/CoFe2O4 composites: facile synthesis, magnetic performance and their potential application for the removal of malachite green from water”, Chemical Engineering Journal, Vol. 156, pp. 243–249, 2010.##

[8]. Zhang G., Qu J., Liu H., Cooper A. T., and Wu R., “CuFe2O4/activated carbon composite: A novel magnetic adsorbent for the removal of acid orange II and catalytic regeneration”, Chemosphere, Vol. 68, pp. 1058–1066, 2007.##

[9]. Oliveira L. C .A., Rios R. V. R. A., Fabris J. D., Gargc V., Sapag K., and Lago R. M., “Activated carbon/ iron oxide magnetic composites for the adsorption of contaminants in water”, Carbon, Vol. 40, pp. 2177–2183, 2002.##

[10]. Yang N., Zhu S., Zhang D., and Xu S., “Synthesis and properties of magnetic Fe3O4-activated carbon nanocomposite particles for dye removal”, Materials Letters, Vol. 62, pp. 645–647, 2008.##

[11]. Wan J., Deng H., Shi J., Zhou L., and Su T., Synthesized Magnetic Manganese Ferrite Nanoparticles on Activated Carbon for Sulfamethoxazole Removal, CLEAN – Soil, Air, Water, DOI: 10.1002/clen.201300432, 2013.##

[12]. Zhang J., Xie Q., Wang Y., Liu J., and Yao X., “The preparation and environmental applications of magnetic activated carbon”, 2011 International Conference on Electrical and Control Engineering (ICECE), Yichang, china, Sept.16-18, 2011.##