مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

استفاده از نانوذرات اکسید آهنِ به‌دست‌آمده از پوسته‌ی نورد برای حذف فلزات سنگین در تصفیه فاضلاب

نوع مقاله : گزارش فنی

نویسندگان
شرکت فولاد اکسین خوزستان
10.22034/ijissi.2026.2071201.1330
چکیده
در دهه‌های اخیر، افزایش آگاهی‌های زیست‌محیطی، شرکت‌ها را ترغیب کرده است تا رویکردهای پایدارتری اتخاذ کرده و ضایعات صنعتی را بازیافت کنند. نانوذرات اکسید آهن به دلیل فعالیت سطحی بالا، می‌توانند به‌طور مؤثری برای جذب فلزات سنگین به کار روند. در این مطالعه، نانوذرات اکسید آهن از «پوسته‌ی نورد» که ضایعات حاصل از نورد گرم تختال‌های فولادی است به روش «سل-ژل» سنتز شدند. آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) با استفاده از معادله‌ی شرر، اندازه‌ی بلورها را در محدوده‌ی ۲۰ تا ۳۰ نانومتر تأیید کرد و پیک‌های به‌دست‌آمده نشان‌دهنده‌ی حضور «مگنتیت» (Fe3O4Fe_3O_4Fe3O4) به عنوان فاز اصلی بود. همچنین، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، توزیع اندازه‌ی ذرات و مورفولوژی آن‌ها را تأیید کردند. آنالیز «برونائر-امت-تلر» (BET) نشان داد که سطح ویژه‌ی این نانوذرات ۳۵۲ مترمربع بر گرم است، در حالی که این مقدار برای ذرات اولیه‌ی پوسته‌ی نورد تنها ۷.۹ مترمربع بر گرم بوده است؛ این افزایش سطح همراه با گروه‌های هیدروکسیل فعال، موجب بهبود عملکرد جذب شده است. آزمایش‌های جذب که در pH برابر با ۷، طی زمان تماس ۶۰ دقیقه و در سه تکرار انجام شد، نشان داد که با استفاده از ۰.۳۵ گرم نانوذرات اکسید آهن در ۱۰ میلی‌لیتر فاضلاب، می‌توان تا ۹۰ درصد از یون‌های سرب (Pb(II)) و کروم (Cr(VI)) را حذف کرد. داده‌های جذب با مدل ایزوترم «لانگمویر» همخوانی داشتند که نشان‌دهنده‌ی جذب تک‌لایه‌ای است و از مدل سینتیکی «شبه‌درجه‌دوم» پیروی می‌کنند. این نتایج، پتانسیل بالای ضایعات پوسته‌ی نورد را به عنوان منبعی پایدار برای تولید جاذب‌های نانوساختار نشان می‌دهد و مقایسه با پژوهش‌های پیشین، بیانگر عملکرد رقابتی این ماده است.
کلیدواژه‌ها

[1] Kargin J, De Los Santos Valladares L, Characterization of iron oxide waste scales obtained by rolling mill steel industry, Hyperfine Interactions. 2022; 243: 14.
[2] Wongsawan P, Srichaisiriwech W, Synthesis of Ferroalloys via Mill Scale-Dross-Graphite Interaction: Implication for Industrial Wastes Upcycling, Metals. 2022; 12: 1909.
[3] Pozzi M, Dutta S.J, Visualization of the High Surfaceto-Volume Ratio of Nanomaterials and Its Consequences, J Chem Educ. 2024; 3.
[4] Mahmoud M.E, Saleh M.M, Zaki M.M, Nabil G.M, A sustainable nanocomposite for removal of heavy metals from water based on crosslinked sodium alginate with iron oxide waste material from steel industry, J Environ Chem Eng. 2020; 8: 104015.
[5] Emara N.A.E, Amin R.M, Youssef A.F, Elfeky S.A, Recycling of steel industry waste acid in the preparation of Fe3O4 nanocomposite for heavy metals remediation from wastewater, Rev Chim. 2021; 71: 34–46.
[6] El-Wakeel S.T, Radwan E.K, El-Kalliny A.S, GadAllah T.A, El-Sherif I.Y, Structural, magnetic and adsorption characteristics of magnetite nanoparticles prepared from spent pickle liquor, Int J ChemTech Res. 2016; 9: 373–382.
[7] Yi Y, Tu G, Zhao D, Tsang P.E, Fang Z, Key role of FeO in the reduction of Cr(VI) by magnetic biochar synthesised using steel pickling waste liquor and sugarcane bagasse, J Clean Prod. 2020; 245: 118886.
 [8] Yi Y, Tu G, Zhao D, Tsang P.E, Fang Z, Biomass waste components significantly influence the removal of Cr(VI) using magnetic biochar derived from four types of feedstocks and steel pickling waste liquor, Chem Eng J. 2019; 360: 212–220.
[9] Fang X.B, Fang Z.Q, Tsang P.E, Cheng W, Yan X.M, Zheng L.C, Selective adsorption of Cr(VI) from aqueous solution by EDA-Fe3O4 nanoparticles prepared from steel pickling waste liquor, Appl Surf Sci. 2014; 314: 655–662.