口香糖Arabic-Coated磁性纳米颗粒对亚甲蓝的清理

文摘

磁性纳米粒子(基于)组合使用化学共沉淀方法之后,涂层的表面磁Fe3O4纳米粒子与阿拉伯树胶(GA)。捏造的磁性纳米颗粒的特征是利用透射电子显微镜(TEM)表明,Fe3O4纳米颗粒和GAMNPs纳米颗粒的平均直径33海里,分别和38海里。扫描电子显微镜(SEM)图像表明,与遗传算法和基于修改的均匀结构和凝聚。能量色散x射线光谱分析(EDAX)光谱显示强烈的铁峰和o . x射线衍射(XRD)模式表明,裸磁纳米颗粒是纯尖晶石结构和覆盖的Fe3O4 GA并未导致相变。GA的覆盖的磁性纳米颗粒也研究了选择分析,和傅里叶变换红外光谱学。此外,本研究报告一个快速和简单的方法删除和恢复的亚甲蓝(MB)染色水解决方案通过使用合成磁性纳米颗粒改性与阿拉伯树胶作为吸附剂。实验结果表明,吸附过程在五分钟内达到平衡。数据符合朗缪尔等温线方程和最大吸附能力是基于mg-1 8.77毫克和14.3毫克mg-1 GA-MNPs,分别。结果表明,自制的磁性纳米颗粒去除MB和非常有效的将一个有前途的清除有害染料废水吸附剂。

关键字

Fe3O4磁性纳米粒子;阿拉伯树胶;共同沉淀;吸附染料;亚甲蓝;吸附等温式。

我的介绍。

最近,环境问题吸引了世界各地的更多的关注。环境污染物之一是合成染料,通常用于着色材料,如纺织品、皮革、纸张、羊毛、印刷品和化妆品[1]。这些染料有毒和致癌人类;因此,一些研究人员正在研究方法去除染料的废水在排放之前下游水体[2]。

磁性纳米颗粒(基于)拥有磁铁矿(Fe3O4)或磁赤铁矿(γ-Fe2O3)核心化学被用来解决环境问题;例如,基于已经利用了净化污水的去除重金属、碱度和硬度、天然有机化合物和盐[3]。这是因为制造简单、容易优化他们的大小和形态,和快速的外部磁场下磁分离[4]。

氧化铁纳米颗粒可以使用不同的方法制作;例如,共同沉淀[5]、能源铣[6],减少[7],超声波辅助浸渍[8]。共同沉淀的方法是基于混合比例的铁和铁离子在碱性介质1到2。这种方法的主要优势是它产生的罚款和化学计量的单粒子和多组分的金属氧化物[9]。为了改善其物理化学性质,实现不同种类的应用程序,修改的磁性纳米颗粒的表面官能团[4]是必要的。

阿拉伯树胶(金合欢塞内加尔物种),图1中,是一种天然的渗出物从干细胞获得塞内加尔和金合欢seyal金合欢树的枝条或非洲萨赫勒地区的[10]。这是一个广泛使用的成分在食品和制药工业;例如发现在乳制品、饮料、糖果和粘性糖果,纺织品,油漆,油墨,液体粘合剂、制药和化妆品(11、12)。遗传算法是一种带负电荷,亲水无毒分支复杂的多糖现有混合钙,镁,钾盐[13]。蛋白质在GA富含羟丙基,prolyl和seryl残留物共价连接到碳水化合物半个[14]。许多团体利用GA在药物输送系统[15],运营商的相变材料生物活性分子[16],和纳米技术领域的[17]。这是因为它的生物相容性和稳定的纳米结构。

本研究的主要目的是合成氧化铁磁性纳米粒子通过共同沉淀方法,其次是修改与GA组装纳米粒子的表面。制造材料的结构形态使用打赌特征分析、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子microscopy-energy色散x射线能谱(SEM-EDAX), x射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(ir)。染料亚甲蓝(MB)删除裸磁纳米颗粒和磁性纳米颗粒改性与GA评估。

答:化学、材料、仪表

氢氧化铵溶液(25%)、铁(II)氯化四水合物(甲烷)、铁(III)氯化六水合物(FeCl3.6H2O)和商业亚甲蓝(C37H27N3Na2O9S3)纺织染料(99%)购买从σ-奥尔德里奇(英国诺丁汉)和使用前未经纯化。阿拉伯树胶(GA)在塔伊夫从当地超市购买,哪些国家。圆柱棒磁铁(直径40毫米x 40毫米厚)磁性纳米颗粒的沉降是购买的磁铁有限公司(英国Tuxford)专家。蒸馏水是用于准备所有的解决方案和试剂。

热板搅拌器VWR国际有限公司(美国宾夕法尼亚州西切斯特)使用。Brunauer-Emmett-Teller(打赌)模型使用一个表面积和孔隙度分析仪微粒学有限公司(英国邓斯泰)。透射电子显微镜(TEM)来自JEOL有限公司(英国)韦林花园城,。扫描电子显微镜-能量色散x射线能谱(SEM-EDAX)剑桥S360来自剑桥(英国剑桥)工具。紫外可见分光光度计来自热科学™GENESYS 10年代(加拿大多伦多)。x射线衍射(XRD)来自Rigaku有限公司(德国Ettlingen)。马弗炉高温WiseTherm来自Wisd实验室仪器(韦特海姆,德国)。傅立叶变换红外光谱采集的衰减全反射(ATR)模式使用PerkinElmer RX和钻石ATR红外光谱×2,漂移从PerkinElmer附件(英国白金汉郡)。

b . Fe3O4Nanoparticles和表面改性的合成和基于GA

制备的磁性纳米颗粒是由共同沉淀铁离子(Fe3 +)和亚铁离子(价)存在的氢氧化铵溶液(25%)。这是由溶解氯甲烷的4.58 g和8.93 g FeCl3.6H2O 80毫升蒸馏水。混合物加热到80°C的搅拌(1100 rpm)。然后,10毫升氢氧化铵(摘要)的解决方案是添加到混合物中。为了确保完整的纳米晶体的增长,反应是允许在相同条件下持续30分钟。之后产生的悬浮冷却至室温,用蒸馏水洗净几次。最后,磁性纳米颗粒分离使用外部磁场和干在烤箱50°C。

Fe3O4纳米粒子的表面被涂以阿拉伯胶混合0.5 g的纳米粒子与50毫升的遗传算法解决方案(5毫克l - 1)。然后,混合物在室温下用了30分钟。形成的阿拉伯胶涂布磁性纳米颗粒被放置一块磁铁从反应溶液下瓶子,紧随其后的是洗磁性纳米粒子与蒸馏水好几次了。最后,他们在40°C烤箱干24小时之前使用。

c . theFabricated材料的描述

裸露的和基于和基于修改阿拉伯树胶(GA-MNPs)的结构进行了研究。选择参数(表面积和平均直径)和基于和GA-MNPs由测量N2等温线在77 K。所有样品都可以排除在400 K下真空6小时。的形态和平均大小样本由透射电子显微镜(TEM)决定的。一滴的说法纳米颗粒分散放置到非晶碳涂层200目铜网格和允许在环境温度下干燥,然后扫描网格。捏造的磁性纳米颗粒的形态与GA修改之前和之后的特点是SEM分析。成分分析用能量色散x射线能谱分析(EDAX)。磁性纳米颗粒的识别和结构分析阶段进行了使用x射线衍射(XRD)和铜Ka辐射(λ= 1,5405)2 -θ的范围从20°- 70°。基于傅里叶变换红外光谱(ir)和GA-MNPs收集范围4000 - 400 cm - 1,六扫描分辨率4 cm - 1被确认存在的GA表面的磁性纳米粒子。

d .分离过程

亚甲蓝染料的去除水溶液中基于和GA-MNPs吸附剂研究通过混合25毫克的组装纳米粒子与50毫升的亚甲蓝(40毫克l - 1)在试管中。然后管放入热板搅拌器,在350 rpm,混合搅拌不同长度的接触时间(5分钟、10分钟、15分钟,20分钟,25分钟,30分钟,35分钟,40分钟,45分钟,50分钟,55分钟,和60分钟)在室温和这个测试重复了三次。雷竞技网页版然后由磁铁的磁性纳米颗粒分离解决方案,持续30秒。删除百分比和吸附的染料用分光光度法测定染料测试之前和之后的最大波长(ƛ= 668海里)和计算浓度的校准曲线。温度对染料的吸附的影响,研究了使用不同温度(300 K, 310 K, 320 K, 330 K),吸附动力学研究通过分析吸附染料的吸收颜色的水溶液在不同的时间间隔。

染料去除的百分比计算使用以下方程:

三世。实验结果

答:磁性纳米颗粒的制备

磁性纳米粒子在许多领域发挥重要作用的化学,物理和材料科学(6、19)。本研究的目的是探讨利用磁性纳米颗粒涂以阿拉伯树胶作为亚甲蓝染料的吸附剂。在这项研究中,基于共同沉淀是捏造的价和Fe3 +盐从溶液的基地,这是氢氧化铵的解决方案。捏造的磁性纳米颗粒有supermagnetic特性使它们很容易受到磁场和它们可以很容易从溶液分开。图2显示了装配式磁性纳米颗粒分离在30秒后应用外部磁场表明微球的快速分离过程。

图2视觉形象的磁性纳米颗粒(A),分离后的磁性纳米颗粒样品的侧壁瓶使用外部磁铁(B)。

制造纳米粒子的结构进行了研究使用TEM分析,可以看到在图3(一个),这表明本研究磁性纳米颗粒制造的multi-dispersed平均直径33海里。图3 (B)的SEM显微图显示裸体Fe3O4纳米颗粒,表明制作材料有一个均匀的结构和在纳米范围。此外,SEM显微图显示,基于不同的形状,是彼此分离。粒子群观察由于磁性粒子间相互作用和聚集的微晶发生在某种程度上在准备样品。

b .修改与GA MNP的表面

在这项研究中,Fe3O4纳米粒子的表面涂有遗传算法为了提高磁性纳米颗粒的选择性去除阳离子染料。GA GA-MNPs和Fe3O4水泥浆混合形式。在准备期间,一些观察粒子的聚集。制造材料的特征是通过不同的技术,如选择分析、透射电镜分析、扫描电镜分析、EDAX分析、XRD分析和傅立叶变换红外光谱。从分析发现的赌局磁性纳米颗粒的表面积和孔隙体积9.05平方米g - 1和0.048立方厘米级g - 1分别级,平均直径为330.6。涂层的和基于GA后发现打赌表面积、孔隙体积、平均直径增加12.36平方米g1, 0.115立方厘米g - 1,级和365.8,分别。选择参数列于表1。这些结果证实了GA的固定表面上的裸体和基于。

磁性纳米颗粒的表面涂层后的变化与GA使用TEM分析调查。图4 (A)显示了Fe3O4纳米颗粒涂层与GA的TEM显微图。图,发现整个磁粒子的平均直径略增加改性后表面的和基于GA(大约38海里)与未改性磁性纳米粒子的平均直径。这是由于集聚和基于这可能是由于高分子量的GA [20]。此外,形态和大小细节研究了扫描电镜测量,可以看到在图4 (B),扫描电子显微镜照相术GAMNPs显示他们有均匀结构和凝聚。很明显从SEM显微图的直径大小孤立GA-MNPs增加。

除了SEM和TEM分析,磁性纳米颗粒的特征是利用能量色散x射线分析(EDAX)为了确定样品的基本组成部分。GA-MNP图5显示了EDAX光谱,表明不同的作品都被记录下来。结果显示了铁强峰和O .这个频谱显示组件构成的Fe3O4共同沉淀合成:阿菲是75.87%,为22.25%。遗传算法是由有机材料应该发现碳EDAX仪器;然而,碳中没有检测到的信号EDAX频谱。

x射线衍射(XRD)模式的制造磁性纳米颗粒进行了研究,如图6中可以看到。衍射图样的分析显示了Fe3O4纳米颗粒的山峰在2θ= 30°35°,43°,53°57°、62°的对应(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(440)晶面的纯Fe3O4尖晶石结构[19]。从GA-MNPs的x射线衍射结果,发现修改与遗传算法和基于表面没有改变的尖晶石结构和基于存在的所有上面提到的XRD峰XRD的GA-MNPs模式。

图7粉末x射线衍射模式的Fe3O4(蓝线),和修改后Fe3O4 GA(红线)。

图7给出了基于红外光谱,GA-MNPs和阿拉伯树胶。MNP的频谱,图7 (A),强烈的吸收乐队在559 cm - 1对应Fe-O振动确认纯Fe3O4的尖晶石型结构[21]。此外,红外光谱的裸体和基于也显示了两个小广泛吸收乐队出现在2324 cm - 1和2101 cm - 1,这是由于二氧化碳振动[22]。傅立叶变换红外光谱的阿拉伯树胶,图7 (C),描述红外特性表明吸收带的存在,出现在988年,1036年和1067 cm - 1归因于切断伸缩振动,而吸收带在1641 cm - 1是由于C = O伸缩振动。1453 cm - 1的吸收带是由于切断伸缩振动。吸收乐队出现在2869 cm - 1和2941 cm - 1可能归因于碳氢键的伸展。此外,在国外吸收带在3000 cm - 1和3600 cm - 1的特征峰-哦组的多糖。在图7 (B),发现与阿拉伯胶改性后,特征吸收带归因于阿拉伯树胶是GA-MNPs的傅立叶变换红外光谱中观察到。因此可以得出结论,GA成功包覆磁性纳米颗粒。

C。删除MB染料

基于生产和GA-MNPs检测他们的吸附能力MB作为模型化合物的水溶液混合25毫克的组装纳米粒子与50毫升的亚甲蓝(40毫克l - 1)在试管在300 K。吸附后,磁性纳米粒子与介质分离了应用磁场。发现在5分钟内MB吸附达到平衡时,显示快速MB与水溶液的分离。外表面吸附允许MB到活动网站的访问导致快速平衡。图8显示了MB被有效地使用GA-MNPs与裸体和基于相比,这意味着涂料和基于遗传算法提高了吸附能力。

染料吸附量可以确定浓度的函数在一个恒定的温度,可以用吸附等温线来解释。在这项研究中,朗缪尔等温线是用来解释dye-ferrite交互。朗缪尔等温线是基于物理假说假定均匀表面的单层吸附形成一个没有横向的吸附剂吸附分子之间的相互作用,而吸附能量均匀分布在整个覆盖表面[23]。朗缪尔等温线的线性形式可以表示如下:

温度对吸附的影响MB的裸体和基于和GA-MNPs研究使用不同温度(300 - 330 K),可以看到在图10所示。图,发现通过增加温度,吸附能力和基于和GA-MNPs增加表明吸附过程是吸热的,和最大吸附能力被发现14毫克g1, 19毫克g1, 25毫克g1和29 mg g1在300 K, 310 K, 320 K, 330 K,分别,而对于GA-MNPs最大吸附能力被发现8毫克g1, 12毫克g1, 16毫克g1和21 mg g1在300 K, 310 K, 320 K, 330 K,分别。此外,遗传算法的稳定性和基于表面在高温下(330 k)也通过收集调查GA-MNPs在蒸馏水使用傅立叶变换红外光谱实验和学习它们。发现热处理没有影响和基于GA涂层,这意味着GA-MNPs稳定高温。

四。结论

在这项研究中,磁性纳米颗粒被涂上一层GA和特点是打赌,TEM, SEM, EDAX, XRD和红外光谱。MB的有效性测定吸附从水溶液ontofabricated基于GAMNPs调查。GA-coated磁性纳米颗粒显示结果表明,高效清除MB在水溶液和GA的吸附等温式的表面裸露的磁铁矿跟着朗缪尔模型。去除效率随着温度的增加而增加,这意味着吸附过程是吸热的。这项研究的结果有可能在应用程序中使用GA-MNPs涉及染料的去除水溶液和污水处理。

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