Biosynthesis of Fe/Pd Bimetallic Nanoparticles and Used for Removal of Synthetic Oily Wastewater

احمد خضير حسان; لؤي هاشم; احمد رزوقي; محمد هاشم

doi:10.52716/jprs.v14i2.867

المؤلفون

احمد خضير حسان Environment, Water and Renewable Energy Directorate, Ministry of Science and Technology, Baghdad, Iraq
لؤي هاشم Environment, Water and Renewable Energy Directorate, Ministry of Science and Technology, Baghdad, Iraq
احمد رزوقي Environment, Water and Renewable Energy Directorate, Ministry of Science and Technology, Baghdad, Iraq
محمد هاشم Environment, Water and Renewable Energy Directorate, Ministry of Science and Technology, Baghdad, Iraq

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v14i2.867

الكلمات المفتاحية:

التخليق الحيوي ، شبيه الفنتون ، المياه الملوثة بالمشتقات النفطية ، الحركية ، الديناميكا الحرارية

الملخص

تم استخدام المستخلص المائي لأوراق نبات شجرة اليوكالبتوس لإنتاج محفز أخضر لجسيمات الحديد/بلاديوم ثنائية الفلز النانوية (G-Fe/Pd NPs) لأزالة الملوثات السائلة بالمشتقات النفطية المصنعة. تم تشخيص المركب المحضر G-Fe/Pd NPs عن طريق استخدم تحليلBrunauer-Emmett-Teller (BET)، والتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه(FTIR) ، وقياس حجم الجسيمات، و مقياس جهد زيتا. أظهرت نتائج التشخيص بأن جسيمات G-Fe/Pd NPs لها معدل اقطار حوالي 182 نانومتر بينما كانت مساحتها السطحية 5.106 م²/غم. فيما بعد اُستخدمت الجسيمات النانوية الناتجة كعامل مساعد في تفاعلات الشبيهة بالفنتون. حيث أن كفاءة تحلل المياه الملوثة بالمشتقات النفطية أعتمدت بشكل كبير على تركيز كمية المحفز الأخضر 0.125-0.5 G-Fe/Pd NPs) جم/لتر)، وتركيز 15-37.5 H₂O₂)مليمول/لتر)، ودرجة الحموضة (3-7)، ودرجة الحرارة (25-45 درجة مئوية). أظهرت التجارب أن نسبة كفاءة الازالة 88.9٪ للمياه الملوثة بالمشتقات النفطية من حيث المتطلب الكيميائي للاوكسجين (COD) وعند الظروف المثلى من تركيز البيروكسيد، والكمية للعامل المساعد، ودرجة الحموضة، ودرجة الحرارة، كانت 30.0 مليمول/ لتر، 0.375 جم/ لتر، 3، و 45 درجة مئوية على التوالي وبعد مرور 60 دقيقة من وقت التفاعل. كما أظهرت نتائج النماذج الحركية أن إزالة المياه الملوثة بالمشتقات النفطية تتبع نموذج حركي من الموديلBMG . أخيراً، تم دراسة الديناميكية الحرارية للتفاعل وخلُصت إلى ان التفاعل ماصاً للحرارة وله انثالبي مقدارها 37.39 كيلوجول/مول.

المراجع

M. Ismail, K. Akhtar, M. I. Khan, T. Kamal, M. A. Khan, A. M. Asiri, J. Seo, and S. B. Khan, “Pollution, toxicity and carcinogenicity of organic dyes and their catalytic bio-remediation”, Current Pharmaceutical Design, vol. 25, no. 34, pp. 3645–3663, 2019. https://doi.org/10.2174/1381612825666191021142026

S. Jafarinejad and S. C. Jiang, “Current Technologies and future directions for treating petroleum refineries and Petrochemical Plants (PRPP) wastewaters”, Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 7, no. 5, p. 103326, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103326

F. Xiao, J. Yin, D. Shen, T. Chen, and L. Lv, “Treatment of wastewater from thermal desorption for remediation of oil-contaminated soil by the combination of multiple processes”, Journal of Chemistry, vol. 2022, pp. 1–13, 2022. https://doi.org/10.1155/2022/3616050

W. F. Elmobarak, B. H. Hameed, F. Almomani, and A. Z. Abdullah, “A review on the treatment of petroleum refinery wastewater using advanced oxidation processes”, Catalysts, vol. 11, no. 7, p. 782, 2021. https://doi.org/10.3390/catal11070782

L. Yu, M. Han, and F. He, “A review of treating oily wastewater”, Arabian Journal of Chemistry, vol. 10, pp. S1913-S1922, 2017. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2013.07.020

W. Raza, J. Lee, N. Raza, Y. Luo, K. H. Kim, and J. Yang, “Removal of phenolic compounds from industrial waste water based on membrane-based technologies”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol. 71, pp. 1–18, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2018.11.024

H. M. Ibrahim and R. H. salman, “Study the optimization of petroleum refinery wastewater treatment by successive electrocoagulation and electro-oxidation systems”, Iraqi Journal of Chemical and Petroleum Engineering, vol. 23, no. 1, pp. 31–41, 2022. https://doi.org/10.31699/ijcpe.2022.1.5

A. K. Hassan, M. M. Rahman, G. Chattopadhay, and R. Naidu, “Kinetic of the degradation of sulfanilic acid Azochromotrop (SPADNS) by Fenton process coupled with ultrasonic irradiation or L-cysteine acceleration”, Environmental Technology & Innovation, vol. 15, p. 100380, 2019. https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100380

P. C. Silva, N. P. Ferraz, E. A. Perpetuo, and Y. J. Asencios, “Oil produced water treatment using advanced oxidative processes: Heterogeneous-photocatalysis and photo-fenton”, Journal of Sedimentary Environments, vol. 4, no. 1, pp. 99–107, 2019. https://doi.org/10.12957/jse.2019.40991

Y. Liu, B. Zhao, G. Ma, S. Zhang, H. Zhang, and Z. Zhu, “Fenton-like remediation for industrial oily wastewater using Fe78SI9B13 metallic glasses”, Catalysts, vol. 12, no. 9, p. 1038, 2022. https://doi.org/10.3390/catal12091038

A. Singh, P. K. Gautam, A. Verma, V. Singh, P. M. Shivapriya, S. Shivalkar, A. K. Sahoo, and S. K. Samanta, “Green synthesis of metallic nanoparticles as effective alternatives to treat antibiotics resistant bacterial infections: A Review”, Biotechnology Reports, vol. 25, 2020. https://doi.org/10.1016/j.btre.2020.e00427

A. K. Hassan, G. Y. Al-Kindi, and D. Ghanim, “Green synthesis of bentonite-supported iron nanoparticles as a heterogeneous Fenton-like catalyst: Kinetics of decolorization of reactive Blue 238 dye”, Water Science and Engineering, vol. 13, no. 4, pp. 286–298, 2020. https://doi.org/10.1016/j.wse.2020.12.001

A. K. Hassan, M. A. Atiya, and I. M. Luaibi, “A green synthesis of iron/copper nanoparticles as a catalytic of Fenton-like reactions for removal of Orange G Dye,” Baghdad Science Journal, vol. 19, no. 6, p. 1249, 2022. https://doi.org/10.21123/bsj.2022.6508

M. M. Abdul Hassan, S. S. Hassan, and A. K. Hassan, “Comparative of green-synthesis of bimetallic nanoparticles iron/nickel (Fe/Ni) and supported on zeolite 5A: Heterogeneous Fenton-like for dye removal from aqueous solutions”, Asian Journal of Water, Environment and Pollution, vol. 19, no. 5, pp. 53–66, 2022. https://doi.org/10.3233/ajw220071

A. K. Hassan, M. M. Abdul Hassan, and A. F. Hasan, “Treatment of Iraqi petroleum refinery wastewater by advanced oxidation processes”, Journal of Physics: Conference Series, vol. 1660, no. 1, p. 012071, 2020. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1660/1/012071

M. A. Tony, P. J. Purcell, Y. Q. Zhao, A. M. Tayeb, and M. F. El-Sherbiny, “Photo-catalytic degradation of an oil-water emulsion using the photo-fenton treatment process: Effects and statistical optimization”, Journal of Environmental Science and Health, Part A, vol. 44, no. 2, pp. 179–187, 2009. https://doi.org/10.1080/10934520802539830

G. Gopal, K. V. G. Ravikumar, M. Salma, N. Chandrasekaran, and A. Mukherjee, “Green synthesized Fe/Pd and in-situ Bentonite-Fe/Pd composite for efficient tetracycline removal”, Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 8, no. 5, p. 104126, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104126

M. A. Atiya, A. K. Hassan, and Z. A. Mahmoud, “Fenton-like degradation of direct blue dye using green synthesised Fe/Cu bimetallic nanoparticles”, Journal of Environmental Engineering and Science, vol. 18, no. 1, pp. 43–58, 2023. https://doi.org/10.1680/jenes.22.00025

Z. A. Mahmoud, M. A. Atiya, and A. K. Hassan, “Application of UV-A light operating photoreactor for green degradation of direct blue 15 through the photo-fenton-like process: Effects and Box-Behnken optimization”, Egyptian Journal of Chemistry, vol. 66, no. 11, pp. 77-91, 2023. https://doi.org/10.21608/ejchem.2022.149569.6463

F. Luo, D. Yang, Z. Chen, M. Megharaj, and R. Naidu, “One-step green synthesis of bimetallic Fe/Pd nanoparticles used to degrade Orange II”, Journal of Hazardous Materials, vol. 303, pp. 145–153, 2016. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.10.034

S. Hashemian, “Fenton-like oxidation of malachite green solutions: Kinetic and thermodynamic study”, Journal of Chemistry, vol. 2013, pp. 1–7, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/809318