استفاده از نانوذرات آهن تثبیت‌‌شده روی کوارتز برای حذف نیترات در سیستم‌های تعادلی و سیال

سابقه و هدف: آنیون نیترات از آلاینده‌های مهم آب‌های زیر‌زمینی و سطحی در بسیاری از مناطق جهان است. غلظت زیاد نیترات ممکن است به سیستم‌‌های تنفسی وگوارشی انسان آسیب رساند، بنابراین کنترل ورود آن به منابع آب و کاهش غلظت آن در آب آشامیدنی برای حفظ سلامت انسان و همچنین محیط زیست ضروری است. در این پژوهش، اثر تثبیت نانو‌ذرات آهن روی کوارتز و امکان بازیابی و کاربرد مجدد آن‌ها به‌منظور حذف نیترات از محلول‌های آبی مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: بدین‌منظور، نانوذرات آهن به‌روش شیمیایی ساخته و روی کوارتز تثبیت شد. کارایی نانوذرات آهن برای حذف نیترات در دو سیستم تعادلی و سیال، تابعی از غلظت نیترات و نانوذرات آهن، ارزیابی شد. همچنین، در سیستم سیال امکان بازیابی نانوذرات آهن مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که در غلظت مناسب نانو‌ذرات، امکان احیای 100 درصد نیترات وجود دارد. تثبیت نانو‌ذرات موجب افزایش بیش از 10 برابری کارایی آن‌ها برای حذف نیترات گردید. برآورد ظرفیت نانو‌ذرات برای احیای نیترات، در دو غلظت 50 و 100 میلی‌گرم در لیتر نیترات، نشان داد که تقریباً 57/0 میلی‌مول نیترات به‌ازای یک میلی‌مول آهن احیا می‌شود. بررسی احیای نیترات در سیستم سیال نیز نشان داد که واکنش نانو‌ذرات آهن با نیترات بسیار سریع است و بنابراین امکان استفاده از نانو‌ذرات آهن تثبیت شده در سیستم‌های سیال مانند آب‌های زیرزمینی وجود دارد. همچنین، بازیابی و استفاده مجدد از نانو‌ذرات آهن نشان داد که ذرات بازیابی شده به‌خوبی نانو‌ذرات اولیه قادر به احیای نیترات هستند، که موجب کاهش هزینه استفاده از این ذرات برای حذف آلاینده‌ها می‌شود.نتیجه‌گیری: تثبیت نانوذرات آهن موجب افزایش قابل‌توجه کارایی آن‌ها برای حذف نیترات هم در سیستم تعادلی و هم در سیستم سیال می‌شود. نانوذرات آهن اکسید شده را می‌توان بازیابی و برای حذف نیترات مجددا از آن‌ها استفاده کرد.