مطالعه آزمایشگاهی کاهش نیترات از آب شرب با استفاده از نانو ذرات دو فلزی آهن/مس

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

چکیده

چکیده
هدف از انجام این پژوهش، مطالعه کاهش غلظت نیترات از آب شرب با استفاده از نانو ذرات آهن/مس (Fe/Cu) در مقیاس آزمایشگاهی پیمانه‌ای می‌باشد. برای این منظور، نانو ذرات آهن و سپس آهن/مس با قطر متوسط به ترتیب برابر با 54 ± 4 nm و 75 ± 3 nm در محیط آزمایشگاه تهیه و مرفولوژی آنها توسط طیف پراش پرتو ایکس (XRD) و عکس‌های الکترونی عبوری (TEM) و روبشی (SEM) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. به منظور مطالعه تأثیر میزان پوشش‌دهی نانو ذرات آهن توسط مس بر میزان احیاء نیترات، درصدهای وزنی مختلف مس (درصدهای وزنی صفر، 5، 10 و 20 درصد) در حین تهیه نانو ذرات دو فلزی استفاده و تأثیر هر یک در روند احیاء نیترات در آب شرب در حضور یون‌های دیگر مورد آزمایش قرار گرفت. علاوه بر این، تأثیر میزان اسیدیته محیط واکنش (pH = 3, 4, 5) در روند احیاء محلول نیتراته با غلظت 200 mg l-1-N بررسی و مدل واکنش‌های شیمیایی مربوطه تخمین زده شد. نتایج این آزمایش نشان داد که اولاً پوشش‌دهی نانو ذرات آهن توسط مس تنها به میزان 5 درصد وزنی، نسبت به زمانی که پوشش‌دهی انجام نشود و یا درصدهای وزنی بیشتری از مس مورد استفاده قرار گیرد، کارآیی بالاتری در حذف درازمدت نیترات دارد. همچنین نرخ احیاء نیترات توسط نانو ذرات آهن/مس در محیط اسیدی‌تر (pH=3) بالاتر می‌باشد. علاوه بر این، واکنش شیمیایی احیاء نیترات توسط نانو ذرات آهن/مس از معادله مرتبه یک پیروی نمی‌کند.

واژه های کلیدی: احیاء نیترات، نانو ذرات دو فلزی، آب شرب، نانو ذرات آهن/مس، واکنش شیمیایی

عنوان مقاله [English]

Laboratory Investigation of Nitrate Reduction In Water Using Fe/Cu Nano Particles

نویسندگان [English]

  • S.M. Hosseini
  • M. Kolghi
  • B. Ataie Ashtiani
  • M.M. Bagheri Mohagheghi
چکیده [English]

Abstract
The aim of this study is laboratory investigation of nitrate reduction in water using Fe/Cu nano particles. In this regards, nano Fe0 (54±4 nm) and Fe/Cu particles (75±3 nm) was synthesized and characterized by X-ray diffraction pattern (XRD), scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) photographs. The effects of coating load of nano-Fe0 by Cu (0, 5, 10, 15 and 20 % Cu/Fe0 w/w) in nitrate reduction process and chemical reaction modeling of nitrate degradation were carried out in batch experiments. In addition, the effect of initial acidity of solvent (pH= 3, 4, and 5) were investigated on the rate of nitrate reduction in which the initial nitrate-N concentration of solution was 200 mg l-1. All experiments have been carried out in presence of different ions in water. Results indicated that applying only 5% w/w of Cu has higher efficiency in the long-term degradation of nitrate-N. Also, less initial pH of solvent results more removal rate of nitrate. Chemical reaction modeling indicated that process of nitrate-N reduction by bimetallic Fe/Cu nano particles didn’t follow by first order reaction model.

Keywords: Nitrate Reduction, Bimetallic Nano Particles, Domestic Water, Fe/Cu Particles, Chemical Reactions