جذب رنگیه بنفش متیل از محلول های آبی به‌وسیله هیدروژل های نانومغناطیسی برپایه کاپاکاراگینان و آکریلیک اسید

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

قزوین، دانشگاه بین المللی امام خمینی، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی، صندوق پستی 288

چکیده

در این مطالعه، از هیدروژل­ های نانومغناطیسی تولید شده برپایه کاپاکاراگینان و آکریلیک اسید برای حذف رنگ بنفش متیل از محلول­ های آبی استفاده شد. ابتدا هیدروژل­ ها با استفاده از کاپاکاراگینان و آکریلیک اسید در مجاورت آمونیوم پرسولفات به­ عنوان آغازگر رادیکالی و متیلن بیس­ آکریل­ آمید به­ عنوان شبکه­ ساز در محیط آبی تهیه شدند. سپس، هیدروژل­ های نانومغناطیسی با فرایند هم­ رسوبی یون­ های آهن دو و سه­ ظرفیتی در محلول آمونیاک تهیه شدند. اثر متغیرهای مختلف مانند زمان تماس، غلظت اولیه رنگینه، دما، مقدار جاذب و pH روی رفتارهای جذب رنگینه بنفش متیل در محیط آبی بررسی شد. ساختار هیدروژل نانومغناطیسی تهیه شده با روش ­های طیف­ سنجی زیرقرمز (IR)، گرماوزن­ سنجی (TGA)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) مطالعه شد. نتایج به­ دست آمده از تصاویر SEM و TEM نمونه­ ها نشان داد، نانوذرات مغناطیسی آهن پراکندگی مناسبی در بستر هیدروژل دارند و اندازه تقریبی آن ها حدود 5 تا 15nm است. بیشترین مقدار جذب رنگینه حدود %86 به­ دست آمد، در شرایط بهینه شامل زمان 60min و pH برابر 8 در شرایطی که غلظت اولیه رنگینه برابر 10ppm بود. با افزایش دما و pH محلول، درصد جذب رنگینه افزایش یافت. نتایج این مطالعه نشان داد، هیدروژل­ های نانومغناطیسی با بازده زیاد و زمان کوتاه واکنش می ­توانند به­ عنوان جاذب مؤثر برای حذف رنگینه بنفش متیل از محلول­ های آبی استفاده شده و سپس به­ وسیله میدان مغناطیسی به سهولت جداسازی شوند. فرایند حذف تعادلی یون­ های فلزی به­ کمک هیدروژل های نانومغناطیسی به­ خوبی با الگوی لانگمیر، فروندلیچ و تمکین بیان شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Methyl Violet Dye Absorption from Aqueous Solutions by Nanomagnetic Hydrogels Based on κ-Carrageenan and Acrylic Acid

نویسندگان [English]

  • Hossein Ghasemzadeh
  • Sahel Shidrang
Department of Chemistry, Imam Khomeini International University, P.O. Box: 288, Qazvin, Iran
چکیده [English]

Nanomagnetic hydrogels, based on κ-carrageenan and acrylic acid, were prepared for removal of methyl violet from aqueous solutions. κ-Carrageenan/acrylic acid-based hydrogels were prepared in aqueous solution in the presence of methylene bisacrylamide (MBA) and ammonium persulfate (APS), the former as a crosslinking agent and the latter as an initiator. The nanomagnetic hydrogels were obtained by co-precipitation of Fe (II) and Fe (III) ions in presence of ammonia solution. The effects of different variables such as contact time, temperature, amount of adsorbent, and pH were examined in relation to the sorption behavior of the methyl violet. The structure of the nanomagnetic hydrogels were studied by infrared spectroscopy (IR), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results of scanning electron microscopy and transmission electron microscopy showed that the magnetic nanoparticles in the hydrogel matrix were dispersed satisfactorily with approximate size of 5-15 nm. The maximum amount of adsorption reached approximately 86% under optimum conditions of 60 min, pH 8 and initial dye concentration of 10 ppm. The adsorption capacity increased with temperature and pH. This study showed that the obtained nanomagnetic hydrogels with high removal efficiency and low reaction time could be used as effective adsorbents of methyl violet dyes from aqueous solution and for simple separation by a magnetic field. The equilibrium process of removing metal ions by nanomagnetic hydrogels could be evaluated efficiently using the Langmuir, Freundlich and Temkin models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • κ-Carrageenan
  • Hydrogel
  • nanomagnetic
  • methyl violet
  • dye adsorption