Poised to gain insight into nitrate adsorption and removal processes from water through employment of modified surfaces, a well-defined inorganic manganese species was used in connection with hydrophobic mesoporous silica. To this end, the surface of hydrophobic mesoporous silica was modified by coating silica with a manganese oxychloride (Mn8O10Cl3) nanoparticle layer. A sol–gel method was utilized for the synthesis of hydrophobic silica, using tetraethyl orthosilicate–methyl triethoxysilane (TEOS–MTES) as precursors. Subsequent coating with Mn8O10Cl3 took place by mixing MnCl2 and NaOH with hydrophobic silica. Physicochemical characterization of the Mn8O10Cl3-coated silica was carried out by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and N2sorption. The achieved surface modification reduced remarkably the specific surface area by 80.7 % and influenced the ability of nitrates to adsorb on Mn-modified silica. Nitrate adsorption kinetics on Mn8O10Cl3-coated silica was studied by a batch reactor. Process parameters including pH, temperature, and initial nitrate concentration were examined thoroughly. The experimental adsorption data were fitted satisfactorily through Langmuir isotherm equations and were found to be well-represented by a pseudo-second-order kinetic model. The collective data emphasize the significance of well-defined inorganic manganese phases, coating hydrophobic silica, in optimally influencing water decontamination from pollutant nitrates

چکیده

جهت بررسی و ارتقاء آگاهی درخصوص فرآیندهای جذب و حذف نیترات از آب از طریق بکارگیری سطوح اصلاح یافته، یک گونه منگنز غیرآلی شناخته شده بهمراه سیلیکای آبگریز مزومتخلخل بکار گرفته شد. بهمین منظور، سیلیکای آبگریز مزومتخلخل با استفاده از سیلیکای پوششی بهمراه یک لایه نانوذره اکسی کلرید منگنز (Mn8O10Cl3) اصلاح شد. یک روش سل-ژل برای سنتز سیلیکای آبگریز با استفاده از تترااتیل اورتوسیلیکات-متیل تری اتوکسیسیلان (TEOS-MTES) بعنوان پیش مواد مورد استفاده قرار گرفت. پوشش مجدد با Mn8O10Cl3 با ترکیب MnCl2 و NaOH بهمراه سیلیکای آبگریز انجام شد. تعیین ویژگی فیزیکوشیمیایی سیلیکای پوشیده از Mn8O10Cl3 با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف بینی مادون قرمز تغییر شکل فوریه (FTIR)، و طیف بینی رامان، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، و جذب N2 انجام گرفت. این اصلاح بدست آمده سطح، بطور قابل توجهی سطح ویژه را تا 7/80 درصد کاهش داده و توانایی جذب نیترات ها را بر سیلیکای اصلاح شده توسط Mn تحت تأثیر قرار می دهد. سینتیک های جذب نیترات بر سیلیکای پوشیده شده توسط Mn8O10Cl3 توسط یک رآکتور ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهای فرآیند ازجمله pH، دما، و غلظت اولیه نیترات بطور کامل بررسی شدند. داده های جذب آزمایشی بطور رضایت بخشی از طریق معادلات همدمای لنگمیور تطبیق داده شده و مشخص شد که بخوبی توسط یک مدل سینتیک شبه درجه دوم نمایش داده می شوند. داده های بدست آمده اهمیت فازهای غیرآلی منگنز، سیلیکای آبگریز پوششی را در آلودگی زدایی تأثیرگزار و بهینه آب از نیترات های آلوده، مورد تأکید قرار دادند.

1-مقدمه

در سال های اخیر، گرایش گسترده ای به تحقیق در زمینه اصلاح سطحی مواد حجیم برای تبادل یون و واکنش های کاتالیستی، استخراج آنیون ها و کاتیون ها از حلال های آبی و غیرآبی، الکترونیک، مهندسی زیستی، و بسیاری از مضامین زیست محیطی بوجود آمده است. چندین مطالعه درخصوص واکنش پذیری سطحی اکسیدهای منگنز و ظرفیت جذب یونی آنها از فازهای آبی انجام شده است. اهمیت یون های فلزی در یک چنین فرآیندهایی قبلاً نیز توسط گزارشات درخصوص جذب سرب، مس و روی توسط دی اکسید منگنز و جذب کادمیوم، سرب و روی توسط دی اکسید منگنز آبدار مورد توجه قرار گرفته است...