TỔNG HỢP VẬT LIỆU COMPOSITE NaX/Fe3O4 VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ NITRATE | Lan | TNU Journal of Science and Technology

TỔNG HỢP VẬT LIỆU COMPOSITE NaX/Fe3O4 VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ NITRATE

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 19/12/22                Ngày hoàn thiện: 11/01/23                Ngày đăng: 11/01/23

Các tác giả

1. Trần Nguyễn Phương Lan Email to author, Trường Đại học Cần Thơ
2. Lý Kim Phụng, Trường Đại học Cần Thơ
3. Nguyễn Thanh Tỷ, Trường Đại học Cần Thơ
4. Nguyễn Minh Nhựt, Trường Đại học Cần Thơ
5. Trần Thị Bích Quyên, Trường Đại học Cần Thơ
6. Dương Thị Mỹ Tuyên, Trường Đại học Cần Thơ
7. Đoàn Văn Hồng Thiện, Trường Đại học Cần Thơ

Tóm tắt


Nghiên cứu này trình bày một quy trình đơn giản, tiết kiệm thời gian và năng lượng để tổng hợp vật liệu composite NaX/Fe3O4, với tỷ lệ khối lượng zeolite NaX:Fe3O4 = 1,5:1 (g/g), thời gian khuấy trộn 2 giờ, nhiệt độ phòng, và nồng độ chất liên kết tetraethyl orthosilicate (TEOs) 1%. Các phương pháp phân tích XRD, TEM, và FTIR cho thấy vật liệu NaX/Fe3O4 có dạng hình cầu, kích thước khá đồng đều và đầy đủ các dao động đặc trưng của vật liệu composite. Độ từ hóa bão hòa của composite là 2,135 emu/g, được xác định bằng phương pháp VSM. Diện tích bề mặt riêng và kích thước lỗ rỗng của vật liệu NaX/Fe3O4 lần lượt là 322,449 m2/g và 32,4 Å. Đánh giá khả năng xử lý ion NO3- của vật liệu composite ở điều kiện pH 6, nồng độ nitrate 20 mg/L, khối lượng vật liệu là 0,02 g, thời gian hấp phụ 40 phút, cho thấy rằng dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ lần lượt là 36,28mg/g và 72,55%. Quá trình hấp phụ trong nghiên cứu này phù hợp với lý thuyết đẳng nhiệt Langmuir, hấp phụ đồng nhất, đơn lớp, độc lập và là hấp phụ vật lý. Các thí nghiệm về hấp phụ chứng tỏ composite NaX/Fe3O4 có tiềm năng xử lý ion NO3- trong nước.

Từ khóa


Composite NaX/Fe3O4; Ion NO3-; Hấp phụ; Tro trấu; Tetraethyl orthosilicate

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo


[1] P. Loganathan, S. Vigneswaran and J. Kandasamy, “Enhanced removal of nitrate from water using surface modification of adsorbents–a review,” Journal of Environmental Management, vol. 131, pp. 363-374, 2013.

[2] M. AL-Housni1, A.H. Hussein, D. Yeboah, R. A. Khaddar, B. Abdulhadi, A. A. Shubbar, and K.S. Hashim, “Electrochemical removal of nitrate from wastewater,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 888, no. 1, 2020, Art. no. 012037.

[3] T. T. Nguyen, H. M. P. Nguyen, N. T. T. Ho, T. B. T. Pham, T. K. C. Nguyen, V. N. Le, T. T. Nguyen, and X. A. T. Trinh, “Synthesis of SiO2 nanoparticles from rice husk ash by precipitation method,” (in Vietnamese), Can Tho University Journal of Science, vol. 32, pp. 120-124, 2014.

[4] V. H. Le, C. N. H. Thuc, and H. H. Thuc, “Synthesis of silica nanoparticles from Vietnamese rice husk by sol–gel method,” Nanoscale Research Letters, vol. 8, no. 1, pp. 1-10, 2013.

[5] L. Yuan, C. Song, and G. J. Yan,” Some research on the magnetic X zeolite composites,” Advanced Materials Research, vol. 311, pp. 2040-2047, 2011.

[6] A. Gaffer, A. A. Al Kahlawy, and D. Aman, “Magnetic zeolite-natural polymer composite for adsorption of chromium (VI),” Egyptian Journal of Petroleum, vol. 26, no. 4, pp. 995-999, 2017.

[7] T. Pambudi, E. Wahyuni, and M. Mudasir, “Recoverable adsorbent of natural zeolite/Fe3O4 for removal of Pb (II) in water,” Journal of Materials and Environmental Science, vol. 11, no. 1, pp. 69-78, 2020.

[8] H. Jiang, P. Chen, S. Luo, X. Tu, Q. Cao, and M. Shu, “Synthesis of novel nanocomposite Fe3O4/ZrO2/chitosan and its application for removal of nitrate and phosphate,” Applied Surface Science, vol. 284, pp. 942-949, 2013.

[9] S. Perveen, R. Nadeem, M. Iqbal, S. Bibi, R. Gill, R. Saeed, S. Noreen, K. Akhtar, T. M. Ansari, and N. Alfryyan, “Graphene oxide and Fe3O4 composite synthesis, characterization and adsorption efficiency evaluation for NO3 ̄ and PO43 ̄ ions in aqueous medium,” Journal of Molecular Liquids, vol. 339, 2021, Art. no. 116746.

[10] P. L. Tran-Nguyen, K. -P. Ly, L. H. V. Thanh, A. E. Angkawijaya, S. P. Santoso, M.-L. Tsai, and Y.-H. Ju, “Facile synthesis of zeolite NaX using rice husk ash without pretreatment,” Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, vol. 123, pp. 338-345, 2021.

[11] H. V. T. Luong, N. Y. Nguyen, N. T. C. Tien, N. P. L. Tran, L. N. H. Cao, and T. N. M. Ngo, “The synthesis of nano Fe3O4@SiO2 functionalized with chitosan,” (in Vietnamese), Can Tho University Journal of Science, vol. 57, no. 2, pp. 10-20, 2021.

[12] X. Mou, Y. Li, B. Zhang, L. Yao, X. Wei, D. S. Su, and W. Shen, “Crystal phase and morphology controlled synthesis of Fe2O3 nanomaterials,” European Journal of Inorganic Chemistry, vol. 2012, no. 16, pp. 2684-2690, 2012.

[13] I. Karimzadeh, M. Aghazadeh, M. R. Ganjali, P. Norouzi, T. Doroudi, and P.H. Kolivand, “Saccharide-coated superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles (SPIONs) for biomedical applications: An efficient and scalable route for preparation and in situ surface coating through cathodic electrochemical deposition (CED),” Materials Letters, vol. 189, pp. 290-294, 2017.

[14] S. Setiadji, C. Sundari, V. Aprilia, E. Sumiyanto, I. Noviantia, and A. Ivansyah, “Synthesis of zeolite NaX using elephant grass (pennisetum purpureum) as a silica source and its characterization,” Journal of Physics: Conference Series, vol. 1402, no. 6, 2019, Art. no. 066016.

[15] Z. Majid, A. A. AbdulRazak, and W. A. H. Noori, “Modification of zeolite by magnetic nanoparticles for organic dye removal,” Arabian Journal for Science Engineering, vol. 44, no. 6, pp. 5457-5474, 2019.

[16] N. Xu, H. Yan, X. Jiao, L. Jiang, R. Zhang, J. Wang, Z. Liu, Z. Liu, Y. Gu, and F. Gang, “Effect of OH concentration on Fe34 nanoparticle morphologies supported by first principle calculation,” Journal of Crystal Growth, vol. 547, 2020, Art. no. 125780.

[17] P. Chutia, S. Kato, T. Kojima, and S. Satokawa, “Arsenic adsorption from aqueous solution on synthetic zeolites,” Journal of Hazardous Materials, vol. 162, no. 1, pp. 440-447, 2009.

[18] M. Khodadadi, A. Malekpour, and M. Ansaritabar, “Removal of Pb (II) and Cu (II) from aqueous solutions by NaA zeolite coated magnetic nanoparticles and optimization of method using experimental design,” Microporous Mesoporous Materials, vol. 248, pp. 256-265, 2017.

[19] R. Bosinceanu and N. Sulitanu, “Synthesis and characterization of FeO(OH)/Fe3O4 nanoparticles encapsulated in zeolite matrix,” Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, vol. 10, no. 12, pp. 3482-3486, 2008.

[20] J. Cao, Q. Sun, P. Wang, J. Shen, and X. Dai, “Synthesize and characterize of Fe3O4/zeolite 4A magnetic nanocomposite,” Journal of Dispersion Science Technology, vol. 43, no. 4, pp. 517-525, 2022.

[21] J. Cao, P. Wang, J. Shen, and Q. Sun, “Core-shell Fe3O4@zeolite NaA as an Adsorbent for Cu2+,” Materials Chemistry Physics, vol. 13, no. 21, 2020, Art. no. 5047.

[22] Munasir and A. Terraningtyas, “Synthesis and characterization of Fe3O4/SiO2 composite with in-situ method: TEOs as SiO2 NPs precursor,” Journal of Physics: Conference Series, vol. 1171, no. 1, 2019, Art. no. 012050.

[23] M.-E. Kouli, G. Banis, M. G. Savvidou, A. Ferraro, and E. Hristoforou, “A study on magnetic removal of hexavalent chromium from aqueous solutions using magnetite/zeolite-X composite particles as adsorbing material,” International Journal of Molecular Sciences, vol. 21, no. 8, 2020, Art. no. 2707.

[24] T. S. El-Din, A. A. Elzatahry, D. M. Aldhayan, A. M. Al-Enizi, and S. S. Al-Deyab, “Synthesis and characterization of magnetite zeolite nano composite,” International Journal of Electrochemical Science, vol. 6, pp. 6177-6183, 2011.

[25] M. Khatamian, B. Divband, and R. Shahi, “Ultrasound assisted co-precipitation synthesis of Fe3O4/bentonite nanocomposite: performance for nitrate, BOD and COD water treatment,” Journal of Water Process Engineering, vol. 31, 2019, Art. no. 100870.

[26] A. Azari, A. H. Mahvi, S. Naseri, K. R. Rezaei, and M. Saberi, “Nitrate removal from aqueous solution by using modified clinoptilolite zeolite,” Archives of Hygiene Sciences, vol. 3, no. 1, pp. 21-29, 2014.

[27] K.Y. Foo and B. H. Hameed, “Insights into the modeling of adsorption isotherm systems,” Chemical Engineering Journal, vol. 156, no. 1, pp. 2-10, 2010.

[28] O. Hamdaoui and E. Naffrechoux, “Modeling of adsorption isotherms of phenol and chlorophenols onto granular activated carbon: Part I. Two-parameter models and equations allowing determination of thermodynamic parameters,” Journal of Hazardous Materials, vol. 147, no. 1-2, pp. 381-394, 2007.

[29] A. Mohsenibandpei, A. Alinejad, H. Bahrami, and M. Ghaderpoori, “Water solution polishing of nitrate using potassium permanganate modified zeolite: parametric experiments, kinetics and equilibrium analysis,” Global Nest Journal, vol. 18, no. 3, pp. 546-58, 2016.




DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.7145

Các bài báo tham chiếu

  • Hiện tại không có bài báo tham chiếu
Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên
Phòng 408, 409 - Tòa nhà Điều hành - Đại học Thái Nguyên
Phường Tân Thịnh - Thành phố Thái Nguyên
Điện thoại: 0208 3840 288 - E-mail: jst@tnu.edu.vn
Phát triển trên nền tảng Open Journal Systems
©2018 All Rights Reserved