بخشی از مقاله
چکیده
نانو کامپوزیتهاي گرافن مغناطیسی جاذبهاي خوبی براي حذف آلایندهها از محلول هاي آبی محسوب میشوند. در این مقااله سنتز نانوکامپوزیت Fe0/γ Fe2O3/Graphene به روش الکتروشیمیایی انجام شد و براي تعیین ویژگیهاي آن از آنالیز پراش پرتو ایکس - XRD - و مغناطیس سنج نمونه نوسانی - VSM - استفاده گردید. سایز ذرات سازندهي نانوکامپوزیت 20 نانومتر تخمین زده شد.
این نانوکامپوزیت براي جذب متیل اورانژ از محلولهاي آبی مورد استفاده قرار گرفت و تاثیر پارامترهاي pH ، زمان تماس و مقدار نانوکامپوزیت بر جذب مورد بررسی قرار گرفت. در pH برابر2، زمان 2 دقیقه و مقدار جاذب 0.01 گرم جذب متیل اورانژ به 93 درصد رسید. این مطالعه نشان داد که نانو کامپوزیت سنتز شده داراي مزایایی از قبیل کارایی حذف بالا، زمان واکنش بسیار کوتاه و مقدار جاذب کم میباشد.
واکنش در مدت زمان 3 ساعت و در دماي اتاق انجام شده است. در پایان پودر مغناطیسی سیاه رنگ تهنشین شده، با آهنربا از محلول جدا شده و با آب مقطر شسته و روي هیتر با دماي 100 درجه سانتیگراد خشک شده است. براي مشخصهیابی عناصر و فازهاي تشکیلکامپوزیتدهنده از نانو ساخته شده و فویل گرافیت اولیه طیف XRD با دستگاه STOE-diffract meter STADI X-ray با فیلمان مس λ=1.54060°A گرفته شده که به ترتیب در شکلوهاي -1الف -1ب نشان داده شده است. با توجه به شکل -1الف مقدار قابل توجهی آهن خالص - Fe0 - در نمونه وجود دارد - . - 2θ=44.8 پیکهاي اکسید آهن Fe2O3 در فاز فرومغناطیسی مگمایتدر زاویههاي 2θ=18,30,35,43,55,62 به وضوح دیده میشود.
مقدار ناچیزي از نمک الکترولیت واکنش FeSO4 نیز در نمونه مشاهده میشود. نکتهي قابل توجه پیک پهن در حوالی 2θ=26 است که دلالت بر وجود صفحات دو بعدي گرافن میکند .[7] بررسی خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت Fe0/γ-Fe2O3/G با VSM صورت گرفته شده است. منحنی پسماند مغناطیسی نانوکامپوزیت - شکل - 2، طبیعت سوپرپارامغناطیس آن را نمایان میکند که مؤید نانو بودن ذرات سازنده ي کامپوزیت میباشد. مغناطش اشباع نانوکامپوزیت 184.5 emu g-1 به دست آمده که بیانگر خاصیت مغناطیسی شدید در کامپوزیت ساخته شده است.
آزمایشهاي جذب
با استفاده از نانو کامپوزیت /GحذفFe0/γ-Fe2O3، فرآیند متیل اورانژ از محلول آبی آزمایش شده است. محلول اولیهي متیل اورانژ با غلظت 5×10-5 مولار تهیه و سپس مقادیر معینی از نانوکامپوزیت به عنوان جاذب به محلول متیل اورانژ با pHهاي مشخص اضافه شد. pH محلول، زمان تماس و جرم جاذب به عنوان عوامل موثر بر فرایند جذب براي بررسی شرایط بهینه آزمایش گردید. براي کنترل pH از محلول 0.1 مولار HCLو 0.1مولار NaOH استفاده شد و محلول با التراسونیک هم زده شد.
در نهایت جاذب مغناطیسی توسط آهن رباي قوي - 1.4 T - از محلول جدا شد و غلظت متیل اورانژ جذب شده توسط دستگاه طیف سنجUV اندازه گیري شد. مدل دستگاه هاي مترpH top meter 8650 Laboratory bench و التراسونیک elf digital ultrasonic cleaner 170 W و دستگاه UV ،-Perkin Elmer 45 lamb da UV spectrophotometer میباشد.
در شکل 3 روند جذب متیل اورانژ نشان داده شده است و تغییر رنگ نانوکامپوزیت از سیاه به نارنجی نشان دهندهي جذب سطحی آلاینده روي جاذب میباشد. براي محاسبهي بازدهي جذب نانوکامپوزیت مغناطیسی، R، از رابطه R - % - = - 1-×100 Ce/C0 - استفاده شده است که در آن C0 غلظت اولیه و Ce غلظت تعادلی متیل اورانژ میباشد.
نتایج و بحث
به منظور بررسی اثر pH براي کنترل جذب، پنج نمونهي 10 میلیلیتري از محلول متیل اورانژ با غلظت 5×10-5 مولار را در pHهاي 2،4،6،8و10 تهیه کرده و 0.01 گرم جاذب به آنها اضافه میشود و به مدت 3 دقیقه در التراسونیک هم زده و سپس جاذب توسط آهنربا جدا شد و درصد جذب محلول تعینتوجهگردید. با به شکل 3، بیشینهي جذب در pH برابر 2 میباشد. میزان حذف متیل اورانژ با تغییر pHاز 10بهاز 2 ، درصد67به 93 میرسد.
