iron oxide nanoparticles from mill scale for heavy metal removal in wastewater treatment

In recent decades, increasing environmental awareness has encouraged companies to adopt more sustainable approaches and to reuse industrial waste. iron oxide nanoparticles can be effectively applied for the adsorption of heavy metals due to their high surface activity. this study synthesized iron oxide nanoparticles from mill scale waste obtained during hot rolling of steel slabs through the sol-gel process. x-ray diffraction (xrd) analysis, using the scherrer equation, confirmed crystallite sizes in the range of 20 to 30 nanometers, with peaks indicating the presence of magnetite (fe3o4) as the primary phase. scanning electron microscopy (sem) and transmission electron microscopy (tem) further verified the particle size distribution and morphology. brunauer-emmett-teller (bet) analysis indicated a specific surface area of 352 m²/g for the nanoparticles, compared to 7.9 m²/g for the raw mill scale particles, while active hydroxyl groups enhanced adsorption. adsorption experiments conducted at ph 7, with a contact time of 60 minutes and three replicates, demonstrated that up to 90% of pb(ii) and cr(vi) could be removed with a dosage of 0.35 g of iron oxide nanoparticles in 10 ml of wastewater. the adsorption data fitted well to the langmuir isotherm model, suggesting monolayer adsorption, and followed a pseudo-second-order kinetic model. these results highlight the potential of mill scale waste as a sustainable source for nanostructured adsorbent production, with comparisons to the literature demonstrating competitive performance.

استفاده از نانوذرات اکسید آهنِ به‌دست‌آمده از پوسته‌ی نورد برای حذف فلزات سنگین در تصفیه فاضلاب

در دهه‌های اخیر، افزایش آگاهی‌های زیست‌محیطی، شرکت‌ها را ترغیب کرده است تا رویکردهای پایدارتری اتخاذ کرده و ضایعات صنعتی را بازیافت کنند. نانوذرات اکسید آهن به دلیل فعالیت سطحی بالا، می‌توانند به‌طور موثری برای جذب فلزات سنگین به کار روند. در این مطالعه، نانوذرات اکسید آهن از «پوسته‌ی نورد» که ضایعات حاصل از نورد گرم تختال‌های فولادی است به روش «سل-ژل» سنتز شدند. آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) با استفاده از معادله‌ی شرر، اندازه‌ی بلورها را در محدوده‌ی 20 تا 30 نانومتر تایید کرد و پیک‌های به‌دست‌آمده نشان‌دهنده‌ی حضور «مگنتیت» (fe3o4fe_3o_4fe3​o4​) به عنوان فاز اصلی بود. همچنین، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، توزیع اندازه‌ی ذرات و مورفولوژی آن‌ها را تایید کردند. آنالیز «برونائر-امت-تلر» (bet) نشان داد که سطح ویژه‌ی این نانوذرات 352 مترمربع بر گرم است، در حالی که این مقدار برای ذرات اولیه‌ی پوسته‌ی نورد تنها 7.9 مترمربع بر گرم بوده است؛ این افزایش سطح همراه با گروه‌های هیدروکسیل فعال، موجب بهبود عملکرد جذب شده است. آزمایش‌های جذب که در ph برابر با 7، طی زمان تماس 60 دقیقه و در سه تکرار انجام شد، نشان داد که با استفاده از 0.35 گرم نانوذرات اکسید آهن در 10 میلی‌لیتر فاضلاب، می‌توان تا 90 درصد از یون‌های سرب (pb(ii)) و کروم (cr(vi)) را حذف کرد. داده‌های جذب با مدل ایزوترم «لانگمویر» همخوانی داشتند که نشان‌دهنده‌ی جذب تک‌لایه‌ای است و از مدل سینتیکی «شبه‌درجه‌دوم» پیروی می‌کنند. این نتایج، پتانسیل بالای ضایعات پوسته‌ی نورد را به عنوان منبعی پایدار برای تولید جاذب‌های نانوساختار نشان می‌دهد و مقایسه با پژوهش‌های پیشین، بیانگر عملکرد رقابتی این ماده است.