سنتز جاذب مغناطیسیUio-66-Mnfe2o4-Tio2 به منظور جذب سطحی Cr(Vi) به کمک طراحی آزمایش

با پیشرفت صنایع مختلف در جهان یکی از مشکلات مهمی که با آن مواجه هستیم آلودگی محیط زیست به فلزات سنگین است.یکی از سمی ترین فلزات سنگین که حتی در غلظت های پایین مشکل ساز است، cr(iv) می باشد. در این مطالعه حذف این ماده سمی با راندمان بالا به وسیله ی جاذب مغناطیسی uio66mnfe2o4tio2 مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور نانو کامپوزیت مغناطیسی(uio66mnfe2o4tio2) بر روی بستر چارچوب های آلی فلزی (mof)، به منظور جذب سطحی cr(iv) سنتز شد. انتخاب روش هیدروترمال برای سنتز uio66 علاوه بر سادگی موجب ساختuio66 به صورت خالص و کار آمد گشت که در طول آزمایش ها راندمان بسیار بالایی را ایجاد کرد. به جهت مغناطیسی کردن جاذب از نانو ذرات mnfe2o4 کمک گرفته شد. برای افزایش خواص مغناطیسی و افزایش راندمان بارگذاری نانو ذره ی mnfe2o4 ، از نانو ذره tio2 کمک گرفته شد تا میزان بارگذاری برروی جاذب افزایش یابد. آزمون‌های xrd، sem، ftir،bet، vsm و edx به‌منظور بررسی سطح و راستی آزمایی ساخت جاذب استفاده شد. تاثیر چهار متغیر موثر در طول آزمایش جذب سطحی همچون میزان جاذب (0.05 تا 0.25 گرم)، ph (2 تا 6)، زمان جذب (15 تا 75 دقیقه)، غلظت اولیه یون فلزی (200 تا 1000 میلی‌گرم بر لیتر) در پنج سطح (2 تا 2+) با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ (rsm) و طراحی مرکب مرکزی ( ccd) بررسی شد. بهترین شرایط برای متغیرهای مستقل برای غلظت اولیه فلز میزان 552 mg/l مشخص شد. میزان بهینه ی ph در طول آزمایش برابر با 4 به دست آمد. در نهایت میزان بهینه برای پارامتر های زمان جذب و میزان جاذب به ترتیب 42.3 min و 0.143 gr و همچنین حداکثر میزان جذب 98 درصد به دست آمد. بررسی و مطالعه سینتیک و ایزوترم جذب نشان داد که مدل شبه مرتبه دوم و ایزوترم لانگمویر به‌خوبی داده‌های cr(iv) را پوشش می‌دهد. پس از پایان فرایند می‌توان جاذب را با یک میدان مغناطیسی از محیط خارج کرد.

Cr (VI) Adsorption Using synthesis Novel UIO-66-MnFe2O4-TiO2 Magnetic Nanoparticles by Experimental Design

Research subject: One of the major problems we face with the growth of various industries around the world is the environmental pollution of heavy metals. One of the most toxic heavy metals that is problematic even at low concentrations is Cr (IV).Research approach: In this study, the removal of this toxic heavy metal was investigated with high efficiency by UIO66MnFe2O4TiO2 magnetic adsorbent. For this purpose, magnetic nanocomposite (UIO66MnFe2O4TiO2) was synthesized based on metalorganic framework (MOF) for adsorption of Cr (IV). The choice of the hydrothermal method for the synthesis of UIO66 in addition to its simplicity resulted in the production of pure and efficient UIO66, which produced very high efficiency during the experiments. MnFe2O4 nanoparticles were used to magnetize the adsorbent. To increase the magnetic properties and increase the loading efficiency of the MnFe2O4 nanoparticles, TiO2 nanoparticles were used to increase the loading rate on the adsorbent. XRD, SEM, FTIR, BET, VSM and EDX tests were used to the characterization of the adsorbent properties.Main results: Effect of four effective variables during adsorption experiments such as adsorbent content (0.05 to 0.25 g), pH (2 to 6), adsorption time (15 to 75 min), initial metal ion concentration (200 to 1000 mg / l) at five levels (+2 to +2) were investigated using experimental design with response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD). The best conditions were determined for the independent variables for the initial metal concentration of 552 mg /l. The optimum pH was obtained 4 during the experiment. Finally, the optimum values were achieved for adsorption parameters such as adsorption time and adsorbent amount were 42.3 min and 0.143 gr, respectively, and also the maximum adsorption rate was obtained 98%. Investigation of the adsorption isotherm kinetics showed that the pseudosecondorder model and Langmuir isotherm fit the Cr (IV) data well. After the adsorption process, the adsorbent can be removed from the environment by a magnetic field.