سنتز سبز نانوذره های نقره از عصاره برگ نعنا دشتی و تهیه نانوالیاف نقره/پلی‌آمید 6 الکتروریسی-شده برای حذف یون‌های مس از محیط آبی و مطالعه هم‌دما و سینتیک جذب

محورهای موضوعی : شیمی کاربردی

شیما مهدوی قاجاری ¹ , محمد رضا الله قلی قصری ² , سجاد صداقت ³ , فروغ ادهمی ⁴ , سیما حبیبی ⁵

1 - دانشجو دکتری شیمی کاربردی، گروه شیمی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - استادیار شیمی کاربردی، گروه شیمی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - استاد تمام گروه شیمی، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - دانشیار شیمی معدنی، گروه شیمی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
5 - دانشیار مهندسی نساجی، گروه مهندسی نساجی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران، ایران.

تاریخ دریافت : 1401/07/21 تاریخ پذیرش : 1401/10/08 تاریخ انتشار : 1402/06/01

کلید واژه: جذب سطحی, نانوذرات نقره, پلی آمید 6, نعناع دشتی, یون مس,

چکیده مقاله :

در این مطالعه، جذب موثر و سریع یون های مس بر نانوالیاف نقره/پلی آمید 6 (Ag/PA 6) از محلول آبی بررسی شد. سنتز سبز نانوذره های نقره با عصاره برگ گیاه نعنا دشتی انجام و نانوالیاف نقره/پلی آمید 6 با نانوذره های سنتزشده، تهیه شدند. نانوذره های نقره سنتزشده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و پراش پرتو ایکس (XRD) شناسایی شدند. همچنین، ریخت شناسی نانوالیاف پلی آمید 6 و نانوالیاف نقره/پلی آمید 6 با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. برای بهینه سازی عامل های تجربی از روش تک عاملی در یک زمان استفاده شد. بیشینه درصد حذف درpH برابر 5، زمان تماس 75 دقیقه، مقدار جاذب 2 گرم و غلظت اولیه 20 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. بررسی مدل های هم دما نشان داد که هم دما لانگمویر با مقدار ضریب تعیین (R2) برابر با 0/9976، بهترین مدل برازش برای توصیف فرایند جذب بود. بیشنه ظرفیت جذب (qmax) برابر 71/42 میلی گرم بر گرم به دست آمد. افزون براین، مدل سینتیک شبه مرتبه دوم برای حذف یون های مس برازش بهتری را نشان داد (R2 برابر باR2 0/9994). نتیجه ها نشان دادند که Ag/PA 6 می تواند به عنوان یک جاذب ساده، کارآمد و سازگار با محیط زیست برای حذف آلاینده هایی مانند فلزهای سنگین از محیط های آبی استفاده شود.

چکیده انگلیسی:

In this study, the efficient and fast adsorption of copper ions on silver/polyamide 6 (Ag/PA 6) nanofibers from an aqueous solution were investigated. Green synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) was obtained from the leaf extract of the Mentha spicata. The characterization of synthesized AgNPs was investigated by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray diffraction (XRD). Also, polyamide 6 and silver-polyamide 6 nanofibers were analyzed with a scanning electron microscope. To optimize the experimental factors, one factor at a time (OFAT) was used. The maximum removal percentage was obtained at pH equal to 5, contact time of 75 min, the adsorbent dosage of 2 g, and initial concentration of 20 mg/L. The isotherm models showed that the Langmuir isotherm with the coefficient of determination (R2) equal to 0.9976 was chosen as the best fitting model to describe the adsorption process. The maximum adsorption capacity (qmax) was obtained at 71.42 mg/g. In addition, the pseudo-second-order kinetic model showed a better fit for the removal of copper ions (R2=0.9994). The results showed that Ag/PA 6 can be used as a simple, efficient and environmentally friendly adsorbent to remove pollutants such as heavy metals from aqueous environments.

منابع و مأخذ:

[1] Verma M, Lee I, Sharma S, Kumar R, Kumar
V, Kim H. Simultaneous removal of heavy
metals and ciprofloxacin micropollutants from
wastewater using ethylenediaminetetraacetic
acid-functionalized β-cyclodextrin-chitosan
adsorbent. ACS omega. 2021;6(50):34624-34.
doi: org/10.1021/acsomega.1c05015
[2] Bhargava S, Uma V. Rapid extraction of Cu (II)
heavy metal from industrial waste water by
using silver nanoparticles anchored with novel
Schiff base. Separation Science and
Technology. 2019;54(7):1182-93. doi: 10.10
80/01496395.2018.1527853
[3] Yang J, Hou B, Wang J, Tian B, Bi J, Wang N,
Li X, Huang X. Nanomaterials for the removal
of heavy metals from wastewater.
Nanomaterials. 2019;9(3):424. doi: 10.3390/
nano9030424
[4] Khan J, Lin S, Nizeyimana JC, Wu Y, Wang Q,
Liu X. Removal of copper ions from
wastewater via adsorption on modified hematite
(α-Fe2O3) iron oxide coated sand. Journal of
Cleaner Production. 2021;319:128687. doi:
org/10.1016/j.jclepro.2021.128687
[5] Yan Y, Liang X, Ma J, Shen J. Rapid removal
of copper from wastewater by Fe-based
سنتز سبز نانوذرههاي نقره از عصاره برگ نعنا دشتي و تهيه ...
نشريه پژوهشهاي كاربردي در شيمي (JARC (سال هفدهم، شماره ،2 تابستان 1402
71
amorphous alloy. Intermetallics.
2020;124:106849. doi: 10.1016/j.jc lepro.20
21.128687
[6] Ilyas N, Ilyas S, Yousaf S, Zia A, Sattar S.
Removal of copper from an electroplating
industrial effluent using the native and modified
spirogyra. Water Science and Technology.
2018;78(1-2):147-55. doi: 10.2166/wst.2018.226.
[7] Vicente-Martínez Y, Garratón M.C, GarcíaOnsurbe M.C, Soto-Meca A. Silver
nanoparticles functionalized with sodium
mercaptoethane sulfonate to remove copper
from water by the formation of a micellar
phase. Separations. 2021;8:108. doi: 10.2166
/wst.2018.226
[8] Chen Y, Pan B, Li H, Zhang W, Lv L, Wu J.
Selective removal of Cu (II) ions by using
cation-exchange resin-supported
polyethyleneimine (PEI) nanoclusters.
Environmental Science & Technology.
2010;44(9):3508-13. doi: org/10.1021/es100
341x
[9] Shigidi I, Harharah RH, Abdalla GM,
Elkhaleefa A, Alsaiari NS, Harharah HN,
Amari A, Hassan MG. Studying different
operating conditions on reverse osmosis
performance in the treatment of wastewater
containing nickel (II) ions. Membranes.
2022;12(11):1163. doi: org/10.3390/mem bra
nes12111163
[10] Aziz HA, Othman N, Yusuff MS, Basri DR,
Ashaari FA, Adlan MN, Othman F, Johari M,
Perwira M. Removal of copper from water
using limestone filtration technique:
determination of mechanism of removal.
Environment International. 2001;26(5-6):395-9.
doi: 10.1016/s0160-4120(01)00018-6
[11] Ye L, Chai L, Li Q, Yan X, Wang Q, Liu H.
Chemical precipitation granular sludge (CPGS)
formation for copper removal from wastewater.
RSC Advances. 2016;6(115):114405-11. doi:
org/10.1039/C6RA11165C
[12] Darweesh MA, Elgendy MY, Ayad MI,
Ahmed AM, Elsayed NK, Hammad WA. A
unique, inexpensive, and abundantly available
adsorbent: Composite of synthesized silver
nanoparticles (AgNPs) and banana leaves
powder (BLP). Heliyon. 2022;8(4):e09279.
doi: org/10.1016/j.heliyon.2022.e09279
[13] Attatsi IK, Nsiah F. Application of silver
nanoparticles toward Co(II) and Pb(II) ions
contaminant removal in groundwater. Applied
Water Science. 2020;10(6):152. doi: org /10.
1007/s13201-020-01240-0
[14] Kovacova Z, Demcak S, Balintova M.
Removal of copper from water solutions by
adsorption on spruce sawdust. Multidisciplinary
Digital Publishing Institute Proceedings.
2019;16(1):52. doi: 10.3390/proceedings[15] Samrot AV, Angalene JL, Roshini SM, Raji P,
Stefi SM, Preethi R, Selvarani AJ,
Madankumar A. Bioactivity and heavy metal
removal using plant gum mediated green
synthesized silver nanoparticles. Journal of
Cluster Science. 2019;30(6):1599-610. doi:10
.1007/s10876-019-01602-y
[16] Saha J, Begum A, Mukherjee A, Kumar S. A
novel green synthesis of silver nanoparticles
and their catalytic action in reduction of
methylene blue dye. Sustainable Environment
Research. 2017;27(5):245-50. doi: org/10.101
6/j-serj.2017.04.003
[17] Al-Senani GM, Al-Kadhi N. The synthesis
and effect of silver nanoparticles on the
adsorption of Cu2+ from aqueous solutions.
Applied Sciences. 2020;10(14):4840. doi:
org/10.3390/app10144840
[18] David L, Moldovan B. Green synthesis of
biogenic silver nanoparticles for efficient
catalytic removal of harmful organic dyes.
Nanomaterials. 2020 Jan 24;10(2):202. doi:
org/10.3390/nano10020202
[19] Punnoose MS, Mathew B. Treatment of water
effluents using silver nanoparticles. Mater Sci
Eng Int J. 2018;2(5):159-166. doi: 10.15406/
mseij.2018.02.00050
[20] Al Moharbi SS, Devi MG, Sangeetha BM,
Jahan S. Studies on the removal of copper ions
from industrial effluent by Azadirachta indica