Controlled synthesis of iron oxide nanoparticles used as an efficient heavy metal ions adsorbent

• Autorzy: Bobik M. , Korus I. , Brachmańska M.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(2)048

Warianty tytułu

PL

Kontrolowana synteza nanocząstek tlenków żelaza stosowanych jako efektywny adsorbent jonów metali ciężkich

• Konferencja: ECOpole’15 Conference (14-16.10.2015, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper a few attempts of iron oxide nanoparticles synthesis via chemical co-precipitation are presented. Iron(II) and (III) salts were used as a precursors and aqueous ammonia as a precipitation medium. In the literature it was proved that there are some factors, like reaction temperature, base amount (pH of the reaction mixture) or the concentration of iron salts, which affects characteristics of formed nanoparticles such as their size distribution. The aim of presented research was to select such reaction parameters which would lead to the production of the most effective sorbent for few heavy metal ions, such as: Cr(VI), Pb(II), Cr(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II) and Cd(II). The synthesis of nanoparticles were carried out for three temperatures (30, 60, 90ºC) and three ammonia volumes (8, 10, 15 cm3) for each temperature. Furthermore the influence of iron salts molar ratio Fe(II) : Fe(III) in the reaction mixture on resulting sorbent was examined. Because the syntheses were lead in the oxidizing environment, in order to compensate partial oxidation of Fe(II) to Fe(III), a few molar ratios Fe(II) : Fe(III) beyond the stoichiometric value (which is 1 : 2 for magnetite Fe3O4) were investigated. Additionally for the magnetite synthesized in the selected conditions the effect of pH on the sorption of heavy metal ions were examined. The pH conditions were estimated to not exceed 7 in order to avoid metal precipitation.

PL

W pracy przedstawiono próby syntezy nanocząstek tlenków żelaza poprzez ich chemiczne współstrącanie. Jako medium strącające zastosowano wodę amoniakalną. W literaturze udowodniono wpływ takich czynników, jak temperatura reakcji, ilość zasady czy też stężenie soli żelaza Fe(II) i Fe(III) w mieszaninie reakcyjnej na charakterystykę, między innymi wielkość, powstających nanocząstek. Celem niniejszej pracy było dobranie takich parametrów reakcji, aby w efekcie uzyskać najbardziej efektywny sorbent względem jonów kilku metali ciężkich: Cr(VI), Pb(II), Cr(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II) i Cd(II). Przeprowadzono syntezę nanocząstek w kombinacji trzech temperatur: (30, 60, 90ºC) oraz trzech objętości amoniaku: (8, 10, 15 cm3). Ponadto sprawdzono, jaki wpływ na powstający sorbent ma stosunek molowy jonów żelaza Fe(II) : Fe(III) w mieszaninie reakcyjnej. Biorąc pod uwagę fakt, iż synteza przeprowadzana była przy dostępie tlenu, w celu kompensacji częściowego utlenienia jonów żelaza Fe(II) do Fe(III), wyjściowy stechiometryczny stosunek tych jonów, który dla magnetytu (Fe3O4) wynosi 1:2, obniżono do kilku wartości poniżej 1 : 2. Dodatkowo dla magnetytu zsyntezowanego w wybranych, optymalnych, warunkach przeprowadzono próbę wpływu pH na sorpcję jonów metali. W celu uniknięcia możliwości wytrącania się osadów maksymalne pH ustalono na nieprzekraczające wartości 7.

Słowa kluczowe

EN

adsorption; heavy metals; magnetite; nanoparticles

PL

adsorpcja; metale ciężkie; magnetyt; nanocząstki

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 2
• Strony: 413--424
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Bobik M.

• Institute of Water and Wastewater Engineering, Silesian University of Technology, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Korus I.

• Institute of Water and Wastewater Engineering, Silesian University of Technology, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Brachmańska M.

• Institute of Water and Wastewater Engineering, Silesian University of Technology, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Barakat M. New trends in removing heavy metals from industrial wastewater. Arabian J Chem. 2011;4:361-377. DOI: 10.1016/j.arabjc.2010.07.019.
• [2] Järup L. Hazards of heavy metal contamination. Br Med Bull. 2003;68:167-182. DOI: 10.1093/bmb/ldg032.
• [3] Amin M, Khodabakhsi A. Removal of Cr(VI) from simulated electroplating wastewater by megnetite nanoparticles. Environ Eng Manage J. 2010;9(7):921-927. https://www.researchgate.net/publication/266462544_Removal_of_CrVI_from_simulated_electroplating_wastewater_by_magnetite_nanoparticles.
• [4] Aftabtalab A, Sadabadi H, Chakra C, Rao V, Shaker S, Mahofa E. Magnetite nanoparticles synthesis for removal of chromium(VI) from waste water. IJSER. 2014;5(1):1419-1423. https://www.researchgate.net/publication/272892639_Magnetite_nanoparticles_Fe_3_O_4_synthesis_for_removal_of_Chromium_VI_from_waste_water.
• [5] Liu J, Zhao S, Jiang G. Coating Fe3O4 magnetite nanoparticles with humic acid for high efficient removal of heavy metals in water. Environ Sci Technol. 2008;42:6949-6954. DOI: 10.1021/es800924c.
• [6] Predescu A, Nicolae A. Adsorption of Zn, Cu and Cd from waste waters by means of maghemite nanoparticles. Univ Politehnica Bucharest Sci Bull. 2012;74(1):255-264. http://scientificbulletin.upbro/rev_docs_arhiva/full907_755573.pdf.
• [7] Erdemoglu M, Sarıkaya M. Effects of heavy metals and oxalate on the zeta potential of magnetite. J Colloid Interface Sci. 2006;300:795-804. DOI: 10.1016/j.jcis.2006.04.004.
• [8] Tang S, Lo I. Magnetic nanopartcles: Essential factors for sustainable environmental applications. Water Res. 2013;47:2613-2632. DOI: 10.1016/j.watres.2013.02.039.
• [9] Hua M, Zhang S, Pan B. Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides: A review J Hazard Mater. 2012;211-212:317-331. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2011.10.016.
• [10] Maity D, Agrawal D. Synthesis of iron oxide nanoparticles under oxidizing environment and their stabilization in aqueous and non-aqueous media. J Magn Magn Mater. 2006;308:46-55. DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.05.001.
• [11] Faraji M, Yamini Y, Rezaee M. Magnetic nanoparticles: synthesis, stabilization, functionalization, characterization, and applications. J Iran Chem Soc. 2010;7(1):1-37. DOI: 10.1007/BF03245856.
• [12] Petcharoen K, Sirivat A. Synthesis and characterization of magnetite nanoparticles via the chemical co-precipitation method. Mater Sci Eng B. 2012;177(5):421-427. DOI: 10.1016/j.mseb.2012.01.003.
• [13] Mascolo M, Pei Y, Ring T. Room temperature co-Precipitatio synthesis of magnetite nanoparticles in large pH window with different bases. Materials. 2013;6:5549-5567. DOI: 10.3390/ma6125549.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.