حذف مؤثر کروم (VI) با استفاده از نانوذرات مگهمیت اصلاح‌شده: نقش ساختار سورفکتانت

بلابد, خرفیع; نعوس, محمد; جفال, ایمان; حلفدجی, احمد; بوناصر, بومدین

doi:10.47176/ijpr.25.3.12007

حذف مؤثر کروم (VI) با استفاده از نانوذرات مگهمیت اصلاح‌شده: نقش ساختار سورفکتانت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

خرفیع بلابد ¹

محمد نعوس ¹

ایمان جفال ²

احمد حلفدجی ³

بومدین بوناصر ⁴

¹ 1- گروه علوم و فناوری، دانشکده علوم کاربردی، دانشگاه ابن‌خلدون، تیارت، 14000، الجزایر 2- آزمایشگاه فیزیکوشیمی ماکرومولکولی، دانشگاه وهران 1 احمد بن بلا، وهران، الجزایر

² 1- گروه علوم و فناوری، دانشکده علوم کاربردی، دانشگاه ابن‌خلدون، تیارت، 14000، الجزایر

³ 1- گروه علوم و فناوری، دانشکده علوم کاربردی، دانشگاه ابن‌خلدون، تیارت، 14000، الجزایر 2- آزمایشگاه سنتز و کاتالیز، دانشگاه ابن‌خلدون تیارت، تیارت، 14000، الجزایر

⁴ آزمایشگاه فیزیکوشیمی ماکرومولکولی، دانشگاه وهران 1 احمد بن بلا، وهران، الجزایر

https://doi.org/10.47176/ijpr.25.3.12007

چکیده

این پژوهش به بررسی استفاده از نانوذرات مگهمیت (MNPs) برای حذف مؤثر کروم شش‌ظرفیتی (Cr(VI)) از پساب‌های آبی می‌پردازد. به‌منظور بهبود ویژگی‌های چسبندگی نانوذرات مگهمیت، سورفکتانت‌های آلکیل تری‌متیل آمونیوم بروماید (CnTAB) به ساختار این نانوذرات افزوده شدند. نانوذرات اصلاح‌شده که با نام‌های MNPs@CnTAB یا γ-Fe₂O₃@CnTAB شناخته می‌شوند، با استفاده از روش‌های FTIR، TEM و XRD مورد شناسایی و بررسی قرار گرفتند. برای ارزیابی تأثیر پارامترهای مختلف بر فرآیند حذف کروم، آزمایش‌های ناپیوسته (Batch) به‌صورت آماری طراحی شدند که در آن‌ها عواملی نظیر pH محلول، غلظت اولیه Cr(VI)، نمک افزوده‌شده، مقدار جاذب و طول زنجیره CnTAB مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش طول زنجیره سورفکتانت و نیز افزایش مقدار جاذب، هر دو موجب بهبود بازده حذف کروم می‌شوند. در شرایط بهینه، شامل pH مشخص، دوز مناسب جاذب و غلظت اولیه Cr(VI) برابر با 1 میلی‌گرم بر لیتر، بازده حذف تا 96 درصد به دست آمد. این نتایج نشان می‌دهد که نانومواد MNPs@CnTAB گزینه‌ای کارآمد، پایدار و سازگار با محیط‌زیست برای تصفیه آب‌های آلوده به کروم هستند. این رویکرد، گامی مؤثر در جهت توسعۀ مواد پیشرفته برای پالایش پایدار آب به‌شمار می‌رود و همچنین نقش ساختار سورفکتانت در بهبود عملکرد نانوذرات را برجسته می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

حذف کروم

نانوذرات مگهمیت

CnTAB

FTIR

XRD

موضوعات

مواد نانو

عنوان مقاله English

Effective removal of chromium (VI) via modified maghemite nanoparticles: role of surfactant structure

نویسندگان English

Kharfia Belabed ¹

Mohamed Naous ¹

Imane Djeffale ²

Ahmed Halfadji ³

Boumediene Bounaceur ⁴

¹ 1Department of Sciences and Technology, Faculty of Applied Sciences Ibn Khaldoun University, Tiaret, 14000, Algeria 2Macromolecular Physicochemical Laboratory, University of Oran1 Ahmed Ben Bella, Oran, Algeria

² 1Department of Sciences and Technology, Faculty of Applied Sciences Ibn Khaldoun University, Tiaret, 14000, Algeria

³ 1Department of Sciences and Technology, Faculty of Applied Sciences Ibn Khaldoun University, Tiaret, 14000, Algeria 2Synthesis and Catalysis Laboratory, Ibn Khaldoun University of Tiaret,Tiaret, 14000, Algeria.

⁴ Macromolecular Physicochemical Laboratory, University of Oran1 Ahmed Ben Bella, Oran, Algeria

چکیده English

This study investigates the use of maghemite nanoparticles (MNPs) for the effective removal of hexavalent chromium (Cr(VI)) from wastewater. To improve the adhesion properties of MNPs, alkyl trimethyl ammonium bromide (CnTAB) surfactants were incorporated into the nanoparticles. The modified nanoparticles, referred to as MNPs@CnTAB or γ-Fe₂O₃@CnTAB, were characterized using FTIR, TEM, and XRD techniques. To assess theimpact of various parameters on chromium removal, batch experiments were statistically designed, focusing on solution pH, initial Cr(VI) concentration, added salt, adsorbent dosage, and CnTAB chain length. Results showed that both longer surfactant chains and higher adsorbent dosages enhanced removal efficiency. Under optimized conditions—including specific pH, adsorbent dosage, and an initial Cr(VI) concentration of 1 mg/L—a removal efficiency of up to 96% was achieved. These findings demonstrate that MNPs@CnTAB nanomaterials are a promising, environmentally friendly option for the treatment of chromium-contaminated water. This approach supports the development of advanced materials for sustainable water purification and highlights the influence of surfactant structure on nanoparticle performance.

کلیدواژه‌ها English

Chromium removal

maghemite nanoparticles

CnTAB

FTIR

XRD

J J Coetzee, N Bansal, E M Chirwa, Exposure and Health 12 (2020).
M Bilal, I Ihsanullah, M Younas, M U H Shah, Separation and Purification Technology 278 (2021).
N Karimi, S A Mirbagheri, R Nouri, A Bazargan, Results in Engineering 17 (2023).
F S A Khan, N M Mubarak, M Khalid, R Walvekar, E C Abdullah, S A Mazari, S Nizamuddin, R R Karri, Environmental Science and Pollution Research 27 (2020).
H M Ali, F A Roghabadi, V Ahmadi, Solar Energy 255 (2023).
S M Rajput, M Kuddushi, A Shah, D Ray, V K Aswal, S K Kailasa, N I Malek, Surfaces and Interfaces 20 (2020).
P Kolimi, S Narala, A A A Youssef, D Nyavanandi, N Dudhipala, Nanotheranostics 7 (2023).
M Naous, A Halfadji, A Chougui, B Bounaceur, Chemical Methodologies (2022).
M Naous, J Aguiar, C C Ruiz, Colloid and Polymer Science 290 (2012).
S M Siddeeg, M A Tahoon, N S Alsaiari, M Shabbir, F B Rebah, Current Analytical Chemistry 17 (2021).
A Jawed, V Saxena, L M Pandey, Journal of Water Process Engineering 33 (2020).
Q Shen, X Xu, X Liang, C Tang, X Bai, S Shao, Q Liang, S Dong, Environmental Research 264 (2025).
Z -R Yu, M Mao, S -N Li, Q -Q Xia, C -F Cao, L Zhao, G -D Zhang, Z -J Zheng, J -F Gao, L -C Tang, Chemical Engineering Journal 405 (2021).
S Rajendran, S G Wanale, A Gacem, V K Yadav, I A Ahmed, J S Algethami, S D Kakodiya, T Modi, A M Alsuhaibani, K K Yadav, Crystals 13 (2023).
D Ramimoghadam, S Bagheri, S B Abd Hamid, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 133 (2015).
E N Ngouangna, M Z Jaafar, M M Norddin, A Agi, J O Oseh, S Mamah, Journal of Molecular Liquids 360 (2022).
T Rasheed, S Shafi, M Bilal, T Hussain, F Sher, K Rizwan, Journal of Molecular Liquids 318 (2020).
S Prasad, K K Yadav, S Kumar, N Gupta, M M Cabral-Pinto, S Rezania, N Radwan, J Alam, Journal of Environmental Management 285 (2021).
M Naous, F Bouanani, S Bravo, Materials Today: Proceedings 13 (2019).
D Predoi, S L Iconaru, MV Predoi, M Motelica-Heino, Polymers 12 (2020).
R Ouafi, Z Rais, M Taleb, Desalination and Water Treatment 180 (2020).
C Raji, T Anirudhan, Water Research 32 (1998).
N B Orm, Doctoral dissertation, Université Claude Bernard-Lyon I (2012).
T Tuutijärvi, J Lu, M Sillanpää, G Chen, Journal of Hazardous Materials 166 (2009).
J A Celis, O Olea Mejía, A Cabral-Prieto, I García-Sosa, R Derat-Escudero, E Baggio Saitovitch, M Alzamora Camarena, Hyperfine Interactions 238 (2017).
P Kushwaha, PChauhan, Phase Transitions 94 (2021).
P Bandara, J Peña-Bahamonde, D Rodrigues, Scientific Reports 10 (2020).