رفـع آلودگی از محیط زیسـت با استفاده از نانوذرات آهن فلزى

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد ارزیابى محیطزیست - دانشگاه آزاد اسلامى- واحد علوم و تحقیقات تهران

2 دکتراى مواد - دانشگاه صنعتى مالک اشتر

3 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک – دانشگاه مادی مسکو

4 کارشناس ارشد مهندسی موادـ دانشگاه آزاد اسلامی ـ واحد تهران جنوب

چکیده

پودر فلزات نقشــى مهــم در آشکارســازى و رفع آلودگى مــواد آلاینده از
محیط زیســت به خود اختصاص داده اســت. در این میان نانوذرات آهن به
عنوان ماده اى جدید در رفع آلودگی از محیطزیســت بکار گرفته شــده اند.
بدین ترتیب راه حلی بهصرفه و اقتصادی براى حل بســیاری از چالشهای
محیط زیســتی در زمینه حذف آلودگیها ابداع شده است. اکسیدهاى فلزى
نظیر در مقیاس نانومترى به عنوان موادى ارزان قیمت، قابلیت شــرکت در
فرآیندهاى فتوکاتالیســتى و رفع آلودگــى را دارند. در این مقاله ضمن مرور
خواص نانوذرات فلزى و اکســیدى در فرآیند رفع آلودگى از محیط زیســت،
فرآیند آلودگى زدایى توســط نانوذرات آهن فلزى مورد بررسى قرار گرفته و
به عنوان نمونه فرآیند رفع آلودگى کروم 6ظرفیتى )) (Cr(VIتوســط این
نانوذرات شرح داده شده است

کلیدواژه‌ها


41
رفـع آلودگی از محیط زیسـت با
استفاده از نانوذرات آهن فلزى
محمدرضا کمالى ) کارشناس ارشد ارزیابى محیطزیست - دانشگاه آزاد اسلامى- واحد علوم و تحقیقات تهران (
على رضا کمالى )دکتراى مواد - دانشگاه صنعتى مالک اشتر(
سید محمد مهاجرزاده )کارشناس ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه مادی مسکو(
جواد فهیم )کارشناس ارشد مهندسی موادـ دانشگاه آزاد اسلامی ـ واحد تهران جنوب(
چکیده
پودر فلزات نقشــى مهــم در آشکارســازى و رفع آلودگى مــواد آلاینده از
محیط زیســت به خود اختصاص داده اســت. در این میان نانوذرات آهن به
عنوان ماده اى جدید در رفع آلودگی از محیطزیســت بکار گرفته شــده اند.
بدین ترتیب راه حلی بهصرفه و اقتصادی براى حل بســیاری از چالشهای
محیط زیســتی در زمینه حذف آلودگیها ابداع شده است. اکسیدهاى فلزى
نظیر در مقیاس نانومترى به عنوان موادى ارزان قیمت، قابلیت شــرکت در
فرآیندهاى فتوکاتالیســتى و رفع آلودگــى را دارند. در این مقاله ضمن مرور
خواص نانوذرات فلزى و اکســیدى در فرآیند رفع آلودگى از محیط زیســت،
فرآیند آلودگى زدایى توســط نانوذرات آهن فلزى مورد بررسى قرار گرفته و
به عنوان نمونه فرآیند رفع آلودگى کروم 6ظرفیتى )) (Cr(VIتوســط این
نانوذرات شرح داده شده است.
کلمـات کلیدی: رفــع آلودگی، نانوذرات ،آهن، دى اکســید تیتانیوم،
نانوفناوری.
Tel: 021-22808723 جواد فهیم
محمد رضا کمالى 021-44632174
42انسان و محیط زیست شماره دهم پاییز 1388
شکل2ـ انتقال الکترون و نعادل لایه فرمى در یک نانوکامپوزیت
فلزى نیمه هادى ][6
مقدمه
در هزاره جدید، بشر به طور جدى با چالش پاک سازى منابع طبیعى از جمله
آب و هوا روبروست ] .[1در این راستا دانشمندان کوشیدهاند ضمن بهرهگیری
از فنآوریهای نو و بهینه، آثار ســوء توســعه بر محیط زیست را کاهش داده
و بــه حداقل برســانند. نانو فنــاوری از جمله مهمترین این فناورى ها اســت
کــهکاربردهــاىآندرهمهجابا هزینه کمتــر،دواموعمربیشتر،مصرف
انــرژى پایینتر، هزینه نگهدارى کمتر و خواص بهتر همراه اســت. از این رو
به کارگیرى این دانش در عرصه مهندســی محیط زیست نیز، به سان دیگر
جنبههاىدانشبشــرى،باشــتابروبهتوســعهگذاردهاســت].[2
از جملــه مهمترین کاربردهاى نانو فنآورى در محیط زیســت مىتوان به
اســتفاده از آن در کاهــش انتشــار آلایندهها، رفع آلودگــى و پایش محیط
زیســت، تولیدات ســبز، تصفیه آب و غیره اشــاره نمود ] .[3در فرآیند رفع
آلودگــى از محیط زیســت، هم اکنون گزارشهای بســیاری وجود دارند که
از بهکارگیری طیف وســیعی از نانــو مواد در این زمینه حکایت دارند ]4و.[5
در این رابطه نانو فناورى خواهد توانســت با بهــره گیرى از نانو ذرات نیمه
هادى روش هایى جدید براى پاک ســازى محیط زیست پیشنهاد نماید. در
این قبیــل فناورى ها، نانوذرات به عنوان کاتالیزور یا حس گر آلودگى مورد
اســتفاده قرار مى گیرند. به عــلاوه به کارگیرى نور و امواج فراصوت، جهت
فعال سازى این نانو ذرات، طراحى فناورى هاى اکسیداسیون سبز براى رفع
آلودگى از محیط زیست را امکان پذیر نموده است. ویژگى هاى الکترونیکى
و نورى وابســته به شــکل و اندازه نانو ذرات، بابى جدید و مهیج از مطالعات
را براى محققین محیط زیســت در راه شــناخت نقش آن ها در فرآیند رفع
آلودگى محیط زیســت گشــوده اســت ] .[6تمرکــز فعلى ایــن مطالعات بر
فرآیندهاى پیشــرفته اکسیداسیون مى باشــد ] .[7تجارى شدن محصولاتى
از قبیل شیشــه هاى خودپالا، کاشــى هاى گندزدا و فیلترهاى مانع آلودگى،
اولین موفقیت هاى نانوسیســتم ها در کاربردهاى محیط زیستى هستند ].[8
به حداکثر رســاندن کارایى انتشار بارهاى نورالقادر سیستم هاى نیمه هادى،
هنوزهمبهعنوانچالشىمهمدرمیانجوامععلمىمطرحمىباشد. مطالعات
پیشــین ً عمدتا بر روى قوانین و مکانیزم هاى واکنش هاى فوتوکاتا لیستى در
فرآیندهاى پیشرفته اکسیداسیون متمرکز بوده است ]11ـ.[9
در این مقاله، کاربرد نانو ذرات فلزى در فرآیندهاى رفع آلودگى مورد بررسى
و بحث قرار گرفته است.
کاربرد اکسـیدهاى فلزى نانومترى در رفـع آلودگى محیط
زیست
در حال حاضر نانوذراتی که بهوســیله نور فعال میشــوند به منظور اســتفاده
در فرآیند رفع آلودگى هاى آلی از محیط های گوناگون مورد توجه هســتند.
از جملــه این نانوذرات میتوان به نیمههادیهایی از قبیل دیاکســیدتیتانیوم
) (TiO2و اکســید روی ) (ZnOاشــاره نمود. مواد یاد شــده در دسترس و
ارزانقیمت بوده و سمیت چندانی ندارند ]12و.[13
نانــوذرات نیمــه هادى به طــور مســتقیم و غیــر مســتقیم در فرآیندهاى
فوتوکاتالیستىشرکتمىنمایند. اینموضوعدرشکل)(1نشاندادهشدهاست.
توزیعبارموردنیازدرذراتنیمههادىهنگامىاتفاقمىافتدکهالکترونهاى
سست آن ها برانگیخته شوند. الکترون هایى که در اثر برانگیختگى توسط نور
تولیدشدهاند،بههمراهحفرههاىموجوددرسطحنانوذره،قادربهاکسیداسیون
و احیاى مواد جذب سطحى شده هستند. به همین ترتیب کلونى هاى نانوذرات
نیزباعثگســترشواکنشفوتوکاتالیستىمىشــوند. دراینکارکرد،نانومواد
نیمه هادىبه عنوان واســطه هاى انتقالىباربین مولکول هاىجذب سطحى
شدهعملمىکنند.
با طراحى و تولید نانوکامپوزیت هاى متشــکل از یک فلز و یک نیمه هادى
نظیر ، Ag /TiO2امکان بهبود خواص کاتالیســتى فتوکاتالیست ها امکان
پذیر مى گردد)شــکل .(2برخورد با نیمه هادى به صورت غیر مســتقیم باعث
انتقال بار واســطه پر انرژى در مسیر دلخواه مى شود. ترسیب یک فلز نجیب
بر روى نانــوذرات نیمه هادى عامل مهمى براى به حداکثر رســاندن کارایى
واکنش هاى فتوکاتالیستى به شمار مى رود] ً .[14عموما چنین فرض مى شود
که فلزات نجیب ) از قبیل پلاتین( به عنوان یک ســینک براى بارهاى تولید
شده توســط نورعمل کرده و باعث انتقال بارها در فصل مشترک مولکول ها
مى شود ]15و.[16
شکل . 1انتقال بار نور القا در نانوخوشخه هاى نیمه هادى ][6
43
شکل4ـ فتومیکروگراف تهیه شده از یک دسته نانوذره آهن.طول میله میزان
200نانومتر است ].[1
رفع آلودگی از محیط زیست با استفاده از نانوذرات آهن فلزى
محققین بســیار علاقه مندند با دستکاری سطح نانو ذرات توسط رنگهای
آلی یا غیرآلی، حساســیت آنها را ازاشــعه ماورای بنفش به ســمت نور مریی
افزایش دهند؛ چرا که تنها 5درصد طیف نور را امواج ماورای بنفش تشــکیل
میدهند ].[2
کاربرد نانوذرات آهن فلزى در رفع آلودگى
آهن فلــزی ) (Fe0از احیاکنندههای متوســط با قابلیت واکنش با اکســیژن
محلول ) (DOو ً گاها آب بر اساس معادلات زیر میباشد ].[1
2FeO
(s)
+ 4H+ + O
2(aq)
2Fe2+
(aq)
.2H
2
o
[FeO
(s)
+ 2H
2
o
(aq)
2Fe2+
(aq)
+ H
2(g)
+ 2OH-
(aq)
]
معادلات بالا، واکنشهای خوردگی الکتروشــیمیایی کلاسیکی هستند که در
آن ها آهن در نتیجه مواجهه با اکســیژن و آب اکســید میشود. واکنشهای
خوردگی را میتوان از طریق دستکاری شیمی محلول و یا ترکیب فلز شدت
بخشید و یا از انجام آن ممانعت به عمل آورد.
از آغــاز دهه 90میلادی، شــیمی خوردگی آهــن در فرآیندهای تصفیه مواد
شــیمیایی خطرناک و ســمی مورد اســتفاده قرار گرفته اســت ]17و .[18در
این خصوص محققین بســیاری موضوع را بررســی و به نتایج مشابهی دست
یافتهانــد. در این قبیل واکنش ها، آلاینــده اى مانند تتراکلرواتن )،(C2Cl4
الکترونهای حاصل از اکسیداســیون آهن را به سرعت جذب نموده و احیاى
ماده به اتن در واکنش زیر به وقوع مى پیوندد ]:[1
C
2
CL
4
+ 4FeO + 4H+ C
2
H
4
+ 4Fe2+ + 4CL-
کاربردهای محیط زیستی آهن فلزی توسط بسیاری از محققین مورد بررسى
و تایید قرار گرفته اســت. از جمله مزایای این فرایندها، هزینه ً نســبتا پایین و
عدم تشــکیل ترکیبات سمی است ] .[19همچنین از این فناورى ها مى توان
جهت رفع آلودگى در محل استفاده نمود )شکل.[2] (3
ً عمومــا نانــوذرات را میتوان با اســتفاده از هیدرید ســدیم بــور بعنوان یک
احیاکننــدهی کلیدی تهیه نمود. بعنوان مثال اگــر 0/2) NaBH4مول( به
محلول FeCl3و 0/6H2O05مولار به نســبت حجمی 1:1اضافه شــود،
نانوذرات آهن از طریق واکنش زیر تولید می شود ].[20
4Fe3+ + 3BH4- + 9H
2
o 4FeO
+ 3H2BO3- + 12H+
+ 6H2
ً عموما به منظور شــدت بخشــیدن به واکنش و اطمینان از رشــد یکســان
بلورهــای آهن، به میزان بیــش از حد هیدرید بور نیاز نمیباشــد. ذرات آهن
پالادیمــی از طریق خیســاندن ملایم نانوذرات آهن بــا محلول اتانول حاوی
٪1وزنــی از اســتات پالادیم ) ( [2(Pd (C2H3O2]3تهیه میشــود. این
فرآیند باعث احیا و ترسیب پالادیم بر روی سطح آهن میشود. در روش هاى
مشــابه به منظور تهیه ذرات کامپوزیتى از آهن و پالادیم، آهن و آرگون، آهن
و نیکل، آهن و کبالت، آهن و مس استفاده شده است ] .[21در شکل ) (4یک
تصویر فتومیکروگراف گرفته شده از نانوذرات آهن توسط نوعی میکروسکوپ
الکترون عبوری ) ، (TEMنشان داده شده است.
اندازهگیری بیش از 150ذره محصول، نشــان داد که قطر ٪80آنها کم تر
از 100نانومتر و قطر ٪30آنها از 50نانو متر کم تر اســت. نانوذرات فلزی
آهن آلودگی زداهای قوی به حســاب میآیند و دارای قابلیت آگلومره شــدن
با ســطح خاک هســتند. تحقیقات نشان دادهاند که نانو ذرات کربنی به عنوان
پشــتیبانى برای آهن وکامپوزیت هاى دوفلزی )از قبیل آهن و نیکل( بهشمار
میروند ]22و.[23
شکل -3ذرات آهن با مقیاس نانو برای رفع آلودگی در محل. اخیراً محققان
این ذرات را بهعنوان تکنیک اصلاحی پیشنهاد نمودهاند. مزایای کاربرد
نانوذرات آهن عبارتند از:
(1اثر بر تبدیل مقادیر زیادی از آلایندههای محیط زیستی، (2ارزانقیمت
بودن و (3غیرسمی بودن].[2
44انسان و محیط زیست شماره دهم پاییز 1388
تحقیقات اخیر آزمایشــگاهی به طور گســتردهای، نانوذرات آهن را بهعنوان
احیاکننده یا کاتالیزوری قوی براى از میان بردن محدوده وسیعی از آلایندههای
محیطزیســتی شامل ترکیبات آلی کلرینهشــده و یونهای فلزی مدنظر قرار
داده اند ] .[24در جدول) (1نمونههایی در این خصوص آورده شدهاســت ].[1
ً تقریبــا تمامی هیدروکربنهای هالوژنــه را میتوان از طریق نانوذرات آهنی و
بهمنظور تشــکیل هیدروکربنها، احیا نمود. مدارک نمونه نشــان میدهند که
مواد بر پایه آهن در جابهجایی بســیاری دیگر از آلایندهها شــامل آنیونها )از
قبیل 2-Cr2O7،-NO3و غیره( ، فلزات ســنگین از قبیل نیکل و جیوه و
رادیونوکلئیدها )از قبیل (+UO22دارای کاربردی موثر هستند.
حذف کروم؛ رویکردى از کاربردهاى نانوذرات آهن فلزى
رفع آلودگى از آب هاى زیرزمینى توســط نانو ذرات در سال هاى اخیر بسیار
مورد توجه قرار گرفته اســت. کروم ) (Crآلاینده اصلى آب هاى زیرزمینى به
شــمار مى رود. این ماده به طور گســترده در فرآیندهاى صنعتى مورد استفاده
قرار مى گیرد. کروم شــش ظرفیتى ) Cr(VIماده اى سمى و سرطانزا براى
انســان و حیوانات به شمار مى رود. در این میان کروم سه ظرفیتى )Cr(III
داراى ســمیت کــم تر و نیز قابلیت تحرک کم ترى نســبت به کروم شــش
ظرفیتى و ً قاعدتا داراى خطر کم ترى مى باشد. بنابراین فرآیند کاهش کروم
شش ظرفیتى به کروم سه ظرفیتى داراى مزایاى فراوانى براى محیط زیست
و روشــى مناسب براى از میان بردن آلودگى از مناطق آلوده به شمار مى رود
.[25]
محققین بسیارى بر رفع آلودگى کروم شش ظرفیتى تمرکز نموده و روش هاى
تصفیه فراوانى در این خصوص توسعه یافته است. در این زمینه جذب سطحى
فیزیکى شیمیایى مورد مطالعه و بررسى گسترده قرار گرفته است. با این وجود
این فرآیندها پرهزینه بوده و تنها موجب انتقال کروم ســمى مى شــود اما در
حذف آن توفیقى ندارد. از ســوى دیگر حــذف آلودگى به روش بیولوژیکى به
وســیله باکترى ها یا ســایر عوامل زیســتى به طور قابل ملاحظه اى قادر به
کاهش آلودگى ناشــى ازکروم شــش ظرفیتى بوده و از نظــر اقتصادى نیز به
صرفه است ][26؛ اما رشد باکترى ها خود عاملى محدود کننده مى باشد.
احیا کننده هاى شیمیایى مختلفى با کارایى و سرعت بالا جهت حذف کروم
شــناخته شده اند. بسیارى از این احیا کننده ها از قبیل، آهن فلزى و غیره در
گذشته نیز استفاده شده اند ]27و .[28در این میان به نظر مى رسد آهن فلزى
از بهترین و کارآمد ترین این مواد باشد ].[29
آهــن فلزى، احیا کننده مهمى براى کروم 6ظرفیتى به شــمار مى رود. این
ماده به منظور حذف آلودگى از قســمت هاى آلوده و تبدیل کروم 6ظرفیتى
به کروم 3ظرفیتى غیر ســمى به کار مى رود. مطالعات نشان داده اند در دوز
0/4گرم بر لیتــر، 100درصد کروم 6ظرفیتى)20میلیگرم بر لیتر( به کروم 3
ظرفیتى تبدیل شده است.
در سال 1995پاول و همکارانش دریافتند که ساز و کار کاهش ظرفیت کروم
شــش ظرفیتى به وســیله آهن فلــزى، فرآیندى چرخه اى و شــامل چندین
واکنش خردگى الکترو شــیمیایى است. آلوتیز و شــر نیز در سال 2002تاثیر
میزان غلظت آهن فلزى و اســیدیته را بر روى ســرعت احیا کروم 6ظرفیتى
توسط آهن فلزى بررسى نمودند ].[25
اخیراً ثابت شده است نانو ذرات آهن فلزى، به دلیل فعالیت سطحى بسیار زیاد
خود، به شدت نرخ احیاى آلاینده را افزایش مى دهند. نانو ذرات تازه تشکیل،
به دلیل تمایل به واکنش سریع با محیط اطراف از قدرت احیا کنندگى بالایى
برخوردار هستند ].[30
ترى هالومتان ها متان هاى کلرینه
(CCl4) (CHBr3)
(CHCl3) (CHBr2Cl)
(CH2Cl3) (CHBrCl2)
اتن هاى کلرینه )(CH3Cl
) (C2Cl4بنزن هاى کلرینه
(C6Cl6) (C2HCl3)
(C6HCl5) (C2H2Cl2)
(C6H2Cl4) (C2H2Cl2)
(C6H3Cl3) (C2H2Cl2)
(C6H4Cl2) (C2H3Cl)
سایر هیدرو کربن هاى پلى کلرینه )(C6H5Cl
PCBsآفت کش ها
DDT(C14H9Cl5) Dioxins
(C6H6Cl6) (C6HCL5O)
سایر آلاینده هاى آلى رنگ هاى آلى
(C16H11N2NaO4S) (NDMA) (C4H10N2O)
(C12H13ClN4) TNT(C7H5N3O6)
آنیون هاى غیر آلى )(C12H9N2NaO5S
Acid Red Arsenic (Cr2O2-7 )
) (AsO3-4فلزات سنگین
(Hg2+ ) (ClO-4 )
(Ni2+ ) (NO-3 )
(Ag+ )
(Cd2+ )
جدول .1آلاینده هاى معمول محیط زیست که توسط نانوذرات آهن امکان
حذف آن ها از محیط وجود دارد
رفع آلودگی از محیط زیست با استفاده از نانوذرات آهن فلزى 45
نتیجه گیرى
واکنش هاى مبتنى بر فرآیند خوردگى از گذشــته جهت رفع آلودگى و حفظ
محیطزیستمورداستفادهبودهاست. ظهورنانوفناورىوامکانتولیدنانوذرات
فلزى نظیر نانو ذرات آهن فلزى موجب انقلابى در رفع آلودگى ها شده است.
احیاى کروم 6ظرفیتى به کروم 3ظرفیتى از کاربردهاى مهم ذرات نانومترى
آهن اســت. نانو ذرات اکســیدهاى فلزى نیمه هادى نظیر دى اکسید تیتانیم
داراى قابلیتى منحصر به فردى در ظهورخاصیت فتوکاتالیزورى بوده و از اقبال
فزاینده اى جهت احیاى آلودگى هاى در تماس به سطح این مواد برخوردارند.
فهرست منابع
1. Wei-xian Zhang;2003; Nanoscale iron particles for
environmental remediation: An overview; Journal of
Nanoparticle Research. 2003 ,332–323 :5.
. 2آزاده اخــوان بلورچیــان، محمدرضا کمالی ومحمدحســین گلشــنی، نانو
فناوری و کاربرد آن در مهندسی محیط زیست، فصلنامه دنیاى نانو، شمارهی
دهم، سال چهارم، بهار.1387
3 . Kong; J.; et al. Science 17 .625–622 ;287 ;2000.
Cui; Y.; Wei; Q.; Park; H.; Lieber; C. M. Science ;2001
1292–1289;293.
4 . Kamat; P. V.; Huehn; R.; Nicolaescu; R. J. Phys.
Chem. B. 794–788 ;106 ;2002.
5 . Subramanian; V.; Wolf; E.; Kamat; P. V. J. Phys.
Chem. B 446;11–439;11 ;105 ;2001.
6 . PrashantV. Kamat, Dan Meisel;2003; Nanoscience
opportunities in environmental remediation; C. R.
Chimie 1007–999 6.
7 . P.V. Kamat, D. Meisel, Nanoparticles in Advanced
Oxidation Processes, Curr. Opin. Colloid Interface Sci.
282 (2002) 7.
8 . A. Fujishima, K. Hashimoto, T.Watanabe, TiO2
photocatalysis. Fundamentals and Applications, Bkc,
Inc. Tokyo, Japan, 1999.
9 . P.V. Kamat, Photochemistry on nonreactive and
reactive (semiconductor) surfaces, Chem. Rev. 93
267 (1993).
10 . M.R. Hoffmann, S.T. Martin, W. Choi, D.W.
Bahnemann, Environmental applications of
semiconductor photocatalysis, Chem. Rev. (1995) 95
69.
از ســوى دیگرآگلومره شــدن ســریع نانو ذرات آهن، به نوبه خود، باعث تولید
ذرات درشــت و کاهش ســریع فعالیت نانو ذرات مى شــود. از این رو طراحى
فرآیندى جدید براى افزایش پایدارى نانو ذرات آهن فلزى ضرورى مى باشــد.
در این خصوص راونیدران و همکارانش در سال 2003نشان دادند که مى توان
از آهار به عنوان ماده اى مناســب جهت اصلاح این نقیصه در نانوذرات آهن در
محیط هاى آبى استفاده نمود )شکل.(6
هى و ژائو در سال 2005گروهى جدید از نانوذرات کامپوزیتى دوفلزى پایدار
شــده توسط آهار را معرفى نمودند. در این مواد آهار از آگلومره شدن نانوذرات
جلوگیرى مى کند.
واکنش احیاى کرم شــش ظرفیتى و ترســیب توامان کرم) (IIIو آهن)(III
به ترتیب زیر است]:[30
گام اول در انجــام این واکنش ها، آماده ســازى آهن فلــزى یا پایدارکردن
نانوذرات آهن فلزى بوســیله آهار مى باشد. تحقیقات هم اکنون در موارد زیر
در جریان است:
1ـ تعیین مشخصات آهن فلزى توسط میکروسکوپ الکترونى مجهز به اسکن
محیطى)(ESEM
2ـ کمى کردن اثر دوز نانوذرات آهن فلزى
3ـ مقایســه کارایــى احیاى کرم 6ظرفیتى توســط انــواع مختلف ذرات آهن
فلزى
4ـ آنالیز فرآیند واکنش از لحاظ الکتروشیمیایى
شکل . 6تصویر گرفته شده توسط
ESEMاز نانوذرات آهن قبل از
واکنش) (aو پس از واکنش)(b
شکل . 5نانو ذرات آهن فلزى
آگلومره}.{31
46انسان و محیط زیست شماره دهم پاییز 1388
11 . N. Serpone, Relative phtotonic efficiencies and
quantum yields in heterogeneous photocatalysis, J.
Photochem. Photobiol. A: Chem. 1 (1997) 104.
12 . Zhang; W.-X.; Wang; C.-B.; Lien; H.-L. Catal.
Today 395–387 ;40 ;1998.
13 . Elliott; D. W.; Zhang; W.-X. Environ. Sci. Technol.
4926–4922 ;35 ;2001
4 . 1A.J. Bard, Design of semiconductor
photoelectrochemical systems for solar energy
conversion, J. Phys. Chem. 172(1982) 86.
-15 N. Chandrasekharan, P.V. Kamat, Improving the
photoelectrochemical performance of nanostructured
TiO2 films by adsorption of gold nanoparticles, J.
Phys. Chem. B 10851 (2000) 104.
16 . V. Subramanian, E.E. Wolf, P.V. Kamat, Green
emission to probe photoinduced charging events
in ZnO–Au nanoparticles. Charge distribution and
Fermi-level equilibration, J. Phys. Chem. B (2003) 107
7485–7479.
17 . Gillham R.W. & S.F. O’Hannesin, 1994.
Enhanced degradation of halogenated aliphatics by
zero-valent iron. Ground Water 967–958 ,32
18 . O’Hannesin S.F. & R.W. Gillham, 1998.
Long-term performance of an in situ ‘ironwall’ for
remediation ofVOCs. GroundWater 170–164 ,36.
19 . EPA (US Environmental Protection Agency),
2003c. Databases of innovative technologies. http://
www.epa.gov/tio/databases
20 . Wang C. & W. Zhang, 1997. Nanoscale metal
particles for dechlorination of PCE and PCBs. Environ.
Sci. Technol. 2156–2154 ,(7)31.
21 . Xu Y. & W. Zhang, 2000. Subcolloidal Fe/Ag
particles for reductive dehalogenation of chlorinated
benzenes. Indus. Eng. Chem. Res. 2244–2238 ,(7)39.
22 . Ponder S.M., J.G. Darab & T.E. Mallouk, 2000.
Remediation of Cr(VI) and Pb(II) aqueous solutions
using supported, nanoscale zero-valent iron. Environ.
Sci. Technol. 2569–2564 ,34.
23 . Ponder S., J.G. Darab, J. Bucher, D. Caulder,
I. Craig, L. Davis, N. Edelstein, W. Lukens, H.
Nitsche, L. Rao, D.K. Shuh & T.E. Mallouk. 2001.
Surface chemistry and electrochemistry of supported
zerovalent iron nanoparticles in the remediation of
aqueous metal contaminants. Chem. Mater. ,(2)13
486–479.
24 . Lien H., 2000. Nanoscale bimetallic particles for
dehalogenation of halogenated aliphatic compounds.
Unpublished
Dissertation, Lehigh University, Bethlehem,
Pennsylvania.
25 . Bowman, R.S., 2003. Applications of urfactantmodified zeolites to environmental remediation.
Microporous and Buerge, I.J., Hug, S.J., 1999.
Influence of mineral surfaces on chromium(VI)
reduction by iron(II). Environ. Sci. Technol., -33:4285
4291.
26 . Chen, J.M., Hao, O.J., 1998. Microbial
chromium(VI) reduction. Critical Rev. Environ. Sci.
Technol., 251-28:219.
27 . Hua, B., Deng, B., 2003. Influences of water
vapor on Cr(VI)
reduction by gaseous hydrogen sulfide. Environ. Sci.
Technol., 4777-37:4771.
28 . Buerge, I.J., Hug, S.J., 1999. Influence of mineral
surfaces on chromium(VI) reduction by iron(II).
Environ. Sci. Technol., 4291-33:4285.
29 . Alowitz, M.J., Scherer, M.M., 2002. Kinetics of
nitrate, nitrite, and Cr(VI) reduction by iron metal.
Environ. Sci. Technol., 306-36:299.
30 . NIU Shao-feng, LIU Yong, XU Xin-hua, LOU
Zhang-hua, 2005 , Removal of hexavalent chromium
from aqueous solution by iron nanoparticles,Journal of
Zhejiang University SCIENCE
31 . Beshoy Latif, August 2006, Nanotechnology for
Site Remediation: Fate and Transport of Nanoparticles
in Soil and Water Systems, University of Arizona, U.S.
Environmental Protection Agency.

1. Wei-xian Zhang;2003; Nanoscale iron particles for
environmental remediation: An overview; Journal of
Nanoparticle Research. 2003 ,332–323 :5.
. 2آزاده اخــوان بلورچیــان، محمدرضا کمالی ومحمدحســین گلشــنی، نانو
فناوری و کاربرد آن در مهندسی محیط زیست، فصلنامه دنیاى نانو، شمارهی
دهم، سال چهارم، بهار.1387
3 . Kong; J.; et al. Science 17 .625–622 ;287 ;2000.
Cui; Y.; Wei; Q.; Park; H.; Lieber; C. M. Science ;2001
1292–1289;293.
4 . Kamat; P. V.; Huehn; R.; Nicolaescu; R. J. Phys.
Chem. B. 794–788 ;106 ;2002.
5 . Subramanian; V.; Wolf; E.; Kamat; P. V. J. Phys.
Chem. B 446;11–439;11 ;105 ;2001.
6 . PrashantV. Kamat, Dan Meisel;2003; Nanoscience
opportunities in environmental remediation; C. R.
Chimie 1007–999 6.
7 . P.V. Kamat, D. Meisel, Nanoparticles in Advanced
Oxidation Processes, Curr. Opin. Colloid Interface Sci.
282 (2002) 7.
8 . A. Fujishima, K. Hashimoto, T.Watanabe, TiO2
photocatalysis. Fundamentals and Applications, Bkc,
Inc. Tokyo, Japan, 1999.
9 . P.V. Kamat, Photochemistry on nonreactive and
reactive (semiconductor) surfaces, Chem. Rev. 93
267 (1993).
10 . M.R. Hoffmann, S.T. Martin, W. Choi, D.W.
Bahnemann, Environmental applications of
semiconductor photocatalysis, Chem. Rev. (1995) 95
69.
11 . N. Serpone, Relative phtotonic efficiencies and
quantum yields in heterogeneous photocatalysis, J.
Photochem. Photobiol. A: Chem. 1 (1997) 104.
12 . Zhang; W.-X.; Wang; C.-B.; Lien; H.-L. Catal.
Today 395–387 ;40 ;1998.
13 . Elliott; D. W.; Zhang; W.-X. Environ. Sci. Technol.
4926–4922 ;35 ;2001
4 . 1A.J. Bard, Design of semiconductor
photoelectrochemical systems for solar energy
conversion, J. Phys. Chem. 172(1982) 86.
-15 N. Chandrasekharan, P.V. Kamat, Improving the
photoelectrochemical performance of nanostructured
TiO2 films by adsorption of gold nanoparticles, J.
Phys. Chem. B 10851 (2000) 104.
16 . V. Subramanian, E.E. Wolf, P.V. Kamat, Green
emission to probe photoinduced charging events
in ZnO–Au nanoparticles. Charge distribution and
Fermi-level equilibration, J. Phys. Chem. B (2003) 107
7485–7479.
17 . Gillham R.W. & S.F. O’Hannesin, 1994.
Enhanced degradation of halogenated aliphatics by
zero-valent iron. Ground Water 967–958 ,32
18 . O’Hannesin S.F. & R.W. Gillham, 1998.
Long-term performance of an in situ ‘ironwall’ for
remediation ofVOCs. GroundWater 170–164 ,36.
19 . EPA (US Environmental Protection Agency),
2003c. Databases of innovative technologies. http://
www.epa.gov/tio/databases
20 . Wang C. & W. Zhang, 1997. Nanoscale metal
particles for dechlorination of PCE and PCBs. Environ.
Sci. Technol. 2156–2154 ,(7)31.
21 . Xu Y. & W. Zhang, 2000. Subcolloidal Fe/Ag
particles for reductive dehalogenation of chlorinated
benzenes. Indus. Eng. Chem. Res. 2244–2238 ,(7)39.
22 . Ponder S.M., J.G. Darab & T.E. Mallouk, 2000.
Remediation of Cr(VI) and Pb(II) aqueous solutions
using supported, nanoscale zero-valent iron. Environ.
Sci. Technol. 2569–2564 ,34.
23 . Ponder S., J.G. Darab, J. Bucher, D. Caulder,
I. Craig, L. Davis, N. Edelstein, W. Lukens, H.
Nitsche, L. Rao, D.K. Shuh & T.E. Mallouk. 2001.
Surface chemistry and electrochemistry of supported
zerovalent iron nanoparticles in the remediation of
aqueous metal contaminants. Chem. Mater. ,(2)13
486–479.
24 . Lien H., 2000. Nanoscale bimetallic particles for
dehalogenation of halogenated aliphatic compounds.
Unpublished
Dissertation, Lehigh University, Bethlehem,
Pennsylvania.
25 . Bowman, R.S., 2003. Applications of urfactantmodified zeolites to environmental remediation.
Microporous and Buerge, I.J., Hug, S.J., 1999.
Influence of mineral surfaces on chromium(VI)
reduction by iron(II). Environ. Sci. Technol., -33:4285
4291.
26 . Chen, J.M., Hao, O.J., 1998. Microbial
chromium(VI) reduction. Critical Rev. Environ. Sci.
Technol., 251-28:219.
27 . Hua, B., Deng, B., 2003. Influences of water
vapor on Cr(VI)
reduction by gaseous hydrogen sulfide. Environ. Sci.
Technol., 4777-37:4771.
28 . Buerge, I.J., Hug, S.J., 1999. Influence of mineral
surfaces on chromium(VI) reduction by iron(II).
Environ. Sci. Technol., 4291-33:4285.
29 . Alowitz, M.J., Scherer, M.M., 2002. Kinetics of
nitrate, nitrite, and Cr(VI) reduction by iron metal.
Environ. Sci. Technol., 306-36:299.
30 . NIU Shao-feng, LIU Yong, XU Xin-hua, LOU
Zhang-hua, 2005 , Removal of hexavalent chromium
from aqueous solution by iron nanoparticles,Journal of
Zhejiang University SCIENCE
31 . Beshoy Latif, August 2006, Nanotechnology for
Site Remediation: Fate and Transport of Nanoparticles
in Soil and Water Systems, University of Arizona, U.S.
Environmental Protection Agency.