حذف آلاینده آرسنیک با استفاده از نانوذرات دی ‌اکسید تیتانیوم (آناتاز) در محیط آبی

زمینه و هدف: آب های زیرزمینی به عنوان منابع استراتژیک تامین آب شرب، از اهمیت ویژه ای برخوردارند. آرسنیک یکی از آلاینده های سمّی و سرطان زا بوده که به طور گسترده در آب های زیرزمینی وجود دارد. در سال های اخیر برای حذف آرسنیک، از خاصیت جذب سطحی نانوذرات استفاده می شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی روند کاهش غلظت آرسنیک در محیط آبی در شرایط مشابه آب زیرزمینی، با استفاده از نانوذرات tio2 (آناتاز) انجام شد.روش بررسی: در این مطالعه تجربی، با استفاده از آزمایش های پیمانه ای، اثر تغییرات فاکتورهای زمان، غلظت نانوذره و ph بر تغییرات غلظت آرسنیک در محلول آبی بررسی گردید. حدود تغییرات غلظت آرسنیک و ph مشابه شرایط آلودگی آب های زیرزمینی به آرسنیک در نظر گرفته شد. سطح ویژه جاذب، 240200 مترمربع برگرم بود. داده ها به کمک آماره های میانگین مرکزی آنالیز شدند.یافته ها: در این مطالعه، بیش از 90% آرسنیک موجود در محلول، پس از حدود 30 دقیقه مجاورت با نانوذرات آناتاز (3 گرم برلیتر) جذب شد، ولی برای رسیدن به استاندارد شرب آرسنیک، 60 دقیقه زمان لازم بود. همچنین افزایش غلظت جاذب سبب افزایش نرخ جذب آرسنیک گردید. در محدوده ph طبیعی آب زیرزمینی، آناتاز توانایی جذب نزدیک به 100% آرسنیک (با غلظت 200 میکروگرم برلیتر) را داشت، ولی با افزایش ph این توانایی افزایش یافت. همچنین جذب آرسنیک به وسیله نانوذرات آناتاز، با ایزوترم فروندلیچ تطابق بیشتری نشان داد.نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد گونه آناتاز نانوذرات tio2، جاذب موثری برای حذف آرسنیک از محلول های آبی در شرایط مشابه آب زیرزمینی است.

Arsenic Removal from Aqueous Solution Using Titanium Dioxide Nanoparticles (Anatase)

Background and Objectives: Groundwater sources, as strategic sources of water supply, are of particular importance for human beings. Arsenic is a toxic and carcinogenic contaminant that has been reported to be widely found in groundwater sources. In recent years, adsorption property of nanoparticles has been used to remove arsenic. The present study was performed with the aim of assessing the arsenic reduction process in the aqueous environment under groundwaterlike conditions using titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (anatase).Methods: In this experimental study, using batch experiments, the effect of changes of time, nanoparticles concentration, and pH factors, were investigated on the changes in arsenic concentration in aqueous solution. The specific surface area of the adsorbent was 200240m2/g. Data were statistically analyzed by measures of central tendency. Results: In this study, more than 90% of arsenic concentration in the solution, was absorbed after about 30 minutes of exposure to anatase nanoparticles, however, it took 60 minutes to reach drinking water standard level of arsenic (10µg/L). Increasing adsorbent concentration caused an increase in arsenic adsorption. In natural pH range of groundwater, TiO2 nanoparticle can absorb near 100% of arsenic (200µg/l), but, increase in pH increased this ability. Also, adsorption of arsenic by anatase nanoparticles was more consistent with the Freundlich isotherm. Conclusion: The results of the current study showed that TiO2 nanoparticles are efficient adsorbents for removal of arsenic from aqueous solutions under natural groundwater conditions.