Green Synthesis of Fe3O4 Nanoparticles and Removal Chromium Ion(VI) from Water

Abstract

Abstract Environmental pollution such as hexavalent chromium has been extremely released into the environment and significantly increased global concern. Hexavalent chromium has carcinogen and mutagen effect on organisms. In this study magnetite (Fe3O4) nanoparticles were successfully synthesized by green method with the purpose of removing Cr(VI) from waste water. The phase structures, particle sizes, chemical bonding, morphologies, absorption peak and magnetic properties of magnetite nanoparticles have been characterized. The X-ray diffraction planes at (311),(220),(400),(331),(422),(511) were corresponding to the standard and particle size about 12.6 with the characteristic peaks inverse cubic spinel structure. Fe3O4 patterns, which showed the high purity and crystallinity of Fe3O4-NPs had been synthesized. Based on FT-IR analysis, one characteristic absorption peak was at 455 cm−1, which proved the existence of Fe3O4 in the prepared nanoparticles. SEM image displayed the synthesized Fe3O4 -NPs were mostly in spherical shape with an average size of 13.8 nm. UV-VIS spectroscopy was synthesized iron oxide nanoparticles has the absorption peak at 207nm.vibrating sample magnetometer VSM was confirmed by saturation magnetization of 37 emu/g, a remanence of 3.5 emu/g and a coercivity of 38 Oe. Synthesized magnetite nanoparticles demonstrated high capacity of hexavalent chromium adsorption. The maximum adsorption of Cr(VI) by Fe3O4 nanoparticles occurred at 60 min.

المستخلص التلوث البيئي الناتج من الكروم السداسي (Cr(VI)) الصادر من البيئة بصورة كبيرة في حالة اهتمام متزايد عالميا لأنه يزيد من نسبة المواد المسرطنة والتغيرات الناتجة عند تأثيرها على الكائنات الحية . في هذه الدراسة قمنا بتحضير اوكسيد الحديد الاسود (مادة المغنتايت) في صورته النانوية بواسطة الكيمياء الخضراء بغرض ازالة الكروم من الماء. ودرسنا الخصائص التركيبية وحجم البلورات بجهاز حيود الاشعة السينية ((XRD حيث كان حيود الاشعة السينية في المستويات عند القمم (311 , 220, 400, 331 , 422, 511) مناظرة للتركيب القياسي ووجد حجم البلورة يساوى 12,6 نانومتر ذو شكل مكعب الوجه ودرست الروابط الكيميائية بجهاز مطيافية فورير للأشعة تحت الحمراء FT-IR حيث وجددت قمه الامتصاص عند 455 سم-1 اثبتت تطابقه للتركيب النانوية . وتمت معرفة الشكل الظاهري بجهاز الماسح الإلكتروني SEM) ) واظهر تركيبا كرويا الشكل مع متوسط حجم البلورة 13,8 نانومتر والامتصاصية تم قياسها بجهاز مطيافية الاشعة فوق البنفسجية والمرئية UV-VIS)) وكانت الامتصاصية للمادة تساوى 207 نانومتر ومن ثم قيست الخصائص المغنطيسية بجهاز المتذبذب المغناطيسي ) (VSM وجد ان التشبع المغناطيسي والتمغنط والتحدب المغناطيسي هي 37 وحدة\جرام و3,5 وحدة\جرام و38 اورستد علي التوالي . وكانت هذه المادة المحضرة زات سعة امتزاز عالية للكروم علي سطحها حيث اعلي امتزاز للكروم عند 60 دقيقة .لزا نوصى باستخدامها في ازالة العناصر الثقيلة من الماء.