بررسی و مقایسه نانوکامپوزیت اکسید گرافن سنتز شده به روش هم رسوبی با روش حلال-گرمایی از نظر قدرت مغناطیسی و ظرفیت جذب کادمیم از محلول های آبی

زمینه و هدف: یکی از روش های حذف آلاینده های آبی، استفاده از نانوجاذب ها است. لذا در این بررسی به منظور معرفی نانوجاذب مناسب، خاصیت مغناطیسی نانوکامپوزیت اکسیدگرافن مغناطیسی شده به دو روش همرسوبی و حلال گرمایی و امکان استفاده از آن ها برای حذف کادمیم از محلول های آبی بررسی شد.روش بررسی: اکسید گرافن سنتز شده به روش هامر، به دو روش حلال گرمایی و همرسوبی مغناطیسی گردید. سپس هر یک از جاذب ها به دو روش رفلاکس (با استفاده از اتیلن دی آمین) و سنتز سرد (با استفاده از دی کلرومتان) آمین دار شدند. حذف یون های کادمیم از محلول آبی در سیستم ناپیوسته توسط تمامی جاذب ها بررسی شد. اثر پارمترهای ph، مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه یون های فلزی و دما توسط جاذب سنتز شده به روش حلال گرمایی و آمین دار شده به روش رفلاکس بررسی گردید.یافته ها: نتایج ftir، xrd و  vsmنشان داد که جاذب سنتز شده به روش همرسوبی دارای خاصیت مغناطیسی بهتری است. جاذب مغناطیسی شده به روش حلال گرمایی و آمین دار شده به روش رفلاکس از ظرفیت جذب بالاتری (207میلی گرم بر گرم) برخوردار است. درحالی که ظرفیت جذب نانوجاذب آمین دار شده به روش سرد 82 میلی گرم بر گرم بود. داده های به دست آمده با مدل هم دمای فرندلیخ و مدل سینتیکی شبه مرتبه ی دوم همخوانی داشتند. بحث و نتیجه گیری: بر اساس نتایج ftir، xrd و vsm،نانوجاذب سنتز شده به روش همرسوبی خاصیت مغناطیس بهتری داشت درحالی که ظرفیت جذب آن کاهش یافت.اشغال گروه های کربوکسیل موجود در سطح اکسیدگرافن توسط ذرات آهن می تواند موجب کاهش اتصال گروه های عاملی آمین در سطح جاذب شود. نتیجه حاصل از آنالیز عنصری نیز تایید کننده این نتیجه بود. زیرا میزان عنصر نیتروژن این نانوجاذب نسبت به نانوجاذب سنتز شده به روش حلال گرمایی کاهش یافت. نانوجاذب مغناطیسی شده به روش حلال گرمایی و عامل دار شده به روش رفلاکس جهت حذف کادمیم کارآمدتر است. همچنین جذب کادمیم توسط نانوکامپوزیت سنتز شده به صورت گرماگیر و خودبه خودی است.

Comparison of magnetic properties and adsorption capability of synthesized magnetic Graphene oxide Nano-composite via co-precipitation and solvo-thermal methods

Background and Objective: Nanosorbents are suitable for pollutants removing from aqueous environment. Therefore, the aim of this study was to compare magnetization of magnetic graphene oxide nanocomposite by using coprecipitation and solvothermal methods. In addition, the capability of nanoadsorbent was conducted in order to examine removal efficiency of Cd (II) from aqueous solution.Method: Graphene oxide (GO) was synthesized by modified Hummers method and magnetized using coprecipitation and solvothermal procedures. The amine functionalization of asprepared magnetic graphene oxide was performed by reflux method in the presence of ethylenediamine as functional group and cold synthesis method in the presence of dichloromethane as reaction solvent. The synthesized adsorbents were used for Cd (II) removal from aqueous solutions and the effects of pH, amount of adsorbent, contact time, initial concentration of Cd (II) ions and temperature were investigated.Findings: According to FTIR, XRD and VSM analyses, the synthesized magnetic graphene oxide with coprecipitation showed higher magnetization values than that of from the solvothermal method. The adsorption results displayed that the synthesized adsorbent with solvothermal and reflux processes of amination has the highest adsorption capacity of 207 mg.g1. But it is only 82 mg.g1 with coprecipitation and cold amination process. Kinetic data showed better correlation with pseudosecondorder equation and the Freundlich model was found to fit for the isotherm data.Discussion and Conclusion: The magnetization values of adsorbent in coprecipitation method was better while the adsorption capacity reduced. The loss of adsorption capacity was due to high loading of magnetic particles under surface of GO, which leads to block the carboxyl functional groups. This was also confirmed by elemental analysis. The amount of nitrogen was lower in coprecipitation process comparing to solvothermal method. In batch adsorption, the adsorption process was found to be endothermic and spontaneous in nature. The results suggest that the solvothermal and reflux procedures was more efficient in amine functionalization and adsorption process.