دانشگاه تربیت مدرس پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر 2588-5316 6 1 2022 05 22 Silica nanoparticles extracted from rice husk and functionalized with dendrimer as an effective recyclable adsorbent to remove divalent cadmium from aqueous solutions نانوذرات سیلیکای استخراج شده از پوسته برنج و عامل‌دار شده با دندریمر به‌ عنوان یک جاذب قابل بازیافت مؤثر به منظور حذف کادمیوم دو ظرفیتی از محلول-های آبی 63 76 20799 FA محسن اسماعیل پور استادیار رشته مهندسی شیمی، گروه پژوهشی شیمی وفرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران افسانه سادات لاریمی استادیار رشته مهندسی شیمی، گروه پژوهشی شیمی وفرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران علی اکبر اضغری نژاد استادیار رشته مهندسی شیمی، گروه پژوهشی شیمی وفرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران مجید قهرمان افشار استادیار رشته مهندسی شیمی، گروه پژوهشی شیمی وفرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران 0000-0002-6208-0654 مرتضی فقیهی استادیار رشته مهندسی شیمی، گروه پژوهشی شیمی وفرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران Journal Article Research subject: This study demonstrates a synthetic strategy for the preparation of porous SiO2 for adsorption applications using natural and waste materials from rice husks which are functionalized with polymer dendrimer molecules and surface amino groups as the source of biosilica and were investigated to remove divalent cadmium ions from aqueous solutions. Research approach: Porous silica nanoparticles with a mean diameter of 45 nm were successfully fabricated from rice husk (RH) biomass via a multistep method. During the first step, sodium silicate is extracted from rice husks. Then, cetyltrimethylammonium bromide, HCl, and acetic acid were added to the sodium silicate solution, and the resulting mixture was sonicated. After the hydrothermal reaction, the collected samples were calcinated to obtain silica nanoparticles. These synthetic nanoparticles were identified using various techniques such as Fourier-transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, transmission electron microscopy, field emission scanning electron microscopy, nitrogen adsorption-desorption analysis and dynamic light scattering analysis. Then, the adsorption kinetics and the effects of synthetic nanoadsorbents dosage on the removal of divalent cadmium ions were investigated. The effect of contact time on cadmium adsorption and recyclability of adsorbent was also investigated. Main results: The results show that there is no significant reduction in the performance and activity of this nanosorbent in the adsorption of metal ions after 6 times of recycling and reuse. The excellent performance of this nanosorbent in the removal of metal ions is due to its high porosity, active surface amine groups and high surface-to-volume ratio. موضوع تحقیق: در این پژوهش در ابتدا نانوذرات سیلیکا از پوسته برنج به عنوان یک منبع زیستی استخراج شدند. این نانوذرات سیلیکا متخلخل با اندازه میانگین 45 نانومتر به طور موفقیت آمیزی از طریق یک روش چند مرحلهای از پوسته برنج تهیه و با دندریمر عامل‏دار شدند و به منظور حذف یونهای کادمیوم دوظرفیتی از محلولهای آبی مورد بررسی قرار گرفتند. روش تحقیق: در ابتدا سدیم‏سیلیکات از پوسته برنج استخراج و به آن ستیل تری‏متیل آمونیوم برمید، هیدروکلریک اسید و استیک اسید اضافه شد و مخلوط حاصل تحت امواج فراصوت قرار گرفت. پس از واکنش هیدروترمال، نمونه‏های جمع آوری شده کلسینه و نانوذرات سیلیکا مورد نظر سنتز شدند. سپس نانوذرات سنتزی با مولکول‏های دندریمر عامل‏دار شدند. این نانوذرات با بکارگیری روش‏های مختلف همچون طیف‏‏سنجی مادون‏قرمز تبدیل‏فوریه، آزمون وزن سنجی حرارتی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، اندازهگیری سطح ویژه و توزیع اندازه ذرات شناسایی شدند. سپس اثر زمان بر عملکرد جاذب و تأثیرات مقادیر مختلف این نانوذرات سنتزی به عنوان جاذب در حذف یون‏های کادمیوم دوظرفیتی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر زمان تماس جاذب بر میزان جذب کادمیوم و قابلیت بازیافت و استفاده مجدد از جاذب نیز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج اصلی: نتایج نشان می‏دهد که کاهش محسوسی در عملکرد و فعالیت این نانوجاذب در جذب یون‏های فلزی بعد از 6 بار بازیافت و استفاده مجدد مشاهده نشده است. عملکرد عالی این نانوجاذب در حذف یون‏های فلزی به دلیل تخلخل بالا، گروه‏های آمینی فعال سطحی و نسبت سطح به حجم بالاست.

https://arcpe.modares.ac.ir/article_20799_66c20ea00d1b74e934d5935f8a3d1413.pdf