دوره 14، شماره 1 - ( 3-1405 )
جلد 14 شماره 1 صفحات 112-86 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Ethics code: IR.AJUMS.REC.1398.889
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Mashjoor S, Rahimi Z, Shushizadeh M R, Naji A, Farahani H. Polymeric phyconanosorbed magnetite-based biocomposite for eutrophication control and simultaneous removal of nitrate and phosphate pollutants from water & wastewater in fishery industry. J Environ Health Eng 2026; 14 (1) :86-112
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-1159-fa.html
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-1159-fa.html
مشجور سکینه، رحیمی زهره، شوشی زاده محمدرضا، ناجی ابوالفضل، فراهانی هادی. فایکونانوجاذب پلیمری بیوکامپوزیتی پایه مگنتیت بهمنظور کنترل یوتریفیکاسیون و حذف همزمان آلایندههای فسفاته و نیتراته از آب و پساب صنایع شیلاتی. مجله مهندسی بهداشت محیط. 1405; 14 (1) :86-112
سکینه مشجور*1 
، زهره رحیمی2 ، محمدرضا شوشی زاده3 ، ابوالفضل ناجی2 ، هادی فراهانی4
، زهره رحیمی2 ، محمدرضا شوشی زاده3 ، ابوالفضل ناجی2 ، هادی فراهانی4
1- مرکز تحقیقات علوم دارویی دریایی، دانشگاه علوم پزشکی جندیشاپور اهواز، اهواز، ایران و گروه زیست شناسی دریا، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران ، mashjoor.s@gmail.com
2- گروه شیلات، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
3- مرکز تحقیقات علوم دارویی دریایی، دانشگاه علوم پزشکی جندیشاپور اهواز، اهواز، ایران و گروه شیمی دارویی، دانشگاه علوم پزشکی جندیشاپور اهواز، اهواز، ایران
4- پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
2- گروه شیلات، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
3- مرکز تحقیقات علوم دارویی دریایی، دانشگاه علوم پزشکی جندیشاپور اهواز، اهواز، ایران و گروه شیمی دارویی، دانشگاه علوم پزشکی جندیشاپور اهواز، اهواز، ایران
4- پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
چکیده: (102 مشاهده)
زمینه و هدف: امروزه افزایش غلظت یونهای نیترات و فسفات در منابع آبی، بهدلیل مصرف بیرویه کودهای کشاورزی و تصفیه ناکافی فاضلاب، به یک چالش جدی زیستمحیطی بدل شده است. لذا ساخت نانوفیلمهای جاذب بیوکامپوزیتی پایه مگنتیت برای حذف یونهای فسفات، نیترات و نیتریت از آب، هدفگیری این تحقیق شد.
مواد و روش ها: به منظور سنتز نانوفیلمها، از نانوذرات اکسیدآهن مگنتیت فایکوسنتز شده توسط جلبک سبز (Ulva prolifera)، در طیف غلظتی (۰/۳۷۵-۶ گرم) و غنی شده توسط اسانس رزماری، عسل و پلیاتیلنگلیکول استفاده شد. سپس این محلول، طی فرآیند کوپلیمریزاسیون با ماتریکس پلیمری آلژینات سدیم-گلیسرول۳۰% تلفیق شده و نانوجاذب بیوکامپوزیتی تولید گردید. صحت فرآیند سنتز، توسط آنالیزهای PSA، ZP، AFM،XRD ، VSM، TGA/DTA، BET و آزمون قابلیت کشسانی ارزیابی شده و کارایی موثر نانوجاذبها در حذف آلایندههای فسفاته و نیتراته (با غلظت ۲۵mg/l) در بازه زمانی ۶۰ دقیقه سنجش گردید.
یافتهها: نتایج نشان داد، شاخص کارایی جذب یونهای آلاینده، تابع روندی وابسته به دوز مصرفی جاذب، زمان مواجهه با آلاینده، ظرفیت تعادلی جذب و پارامترهای محیطی شوری و دما بوده است. از نظر سینتیک، فرآیند حذف هر سه نوع آلاینده، تابع مدل جذبی شبهمرتبه اول بوده، ولیک برازش ایزوترم جذب برای فسفات، از مدل تک لایه و برای نیترات و نیتریت، از هر دو الگوی تکلایه و چندلایه تبعیت نمود.
نتیجهگیری: نظر به حذف کارآمد آلایندههای مرسوم صنایع آبزیپروری توسط این نانوجاذب، تسهیل فرآیند زدایش جاذب بنابر قابلیتهای مغناطشپذیری القایی و ماهیت زیست سازگاری، چشمانداز روشنی برای تولید این محصول در قالب نانوفیلترهای تصفیه آب متصور میگردد.
مواد و روش ها: به منظور سنتز نانوفیلمها، از نانوذرات اکسیدآهن مگنتیت فایکوسنتز شده توسط جلبک سبز (Ulva prolifera)، در طیف غلظتی (۰/۳۷۵-۶ گرم) و غنی شده توسط اسانس رزماری، عسل و پلیاتیلنگلیکول استفاده شد. سپس این محلول، طی فرآیند کوپلیمریزاسیون با ماتریکس پلیمری آلژینات سدیم-گلیسرول۳۰% تلفیق شده و نانوجاذب بیوکامپوزیتی تولید گردید. صحت فرآیند سنتز، توسط آنالیزهای PSA، ZP، AFM،XRD ، VSM، TGA/DTA، BET و آزمون قابلیت کشسانی ارزیابی شده و کارایی موثر نانوجاذبها در حذف آلایندههای فسفاته و نیتراته (با غلظت ۲۵mg/l) در بازه زمانی ۶۰ دقیقه سنجش گردید.
یافتهها: نتایج نشان داد، شاخص کارایی جذب یونهای آلاینده، تابع روندی وابسته به دوز مصرفی جاذب، زمان مواجهه با آلاینده، ظرفیت تعادلی جذب و پارامترهای محیطی شوری و دما بوده است. از نظر سینتیک، فرآیند حذف هر سه نوع آلاینده، تابع مدل جذبی شبهمرتبه اول بوده، ولیک برازش ایزوترم جذب برای فسفات، از مدل تک لایه و برای نیترات و نیتریت، از هر دو الگوی تکلایه و چندلایه تبعیت نمود.
نتیجهگیری: نظر به حذف کارآمد آلایندههای مرسوم صنایع آبزیپروری توسط این نانوجاذب، تسهیل فرآیند زدایش جاذب بنابر قابلیتهای مغناطشپذیری القایی و ماهیت زیست سازگاری، چشمانداز روشنی برای تولید این محصول در قالب نانوفیلترهای تصفیه آب متصور میگردد.
فهرست منابع
1. Føre M, Frank K, Norton T, et al. Precision fish farming: A new framework to improve production in aquaculture. Biosyst Eng 2018; 173: 176-193. [DOI:10.1016/j.biosystemseng.2017.10.014]
2. Carlino-Costa C, Belo MAdA. Ensuring fish safety through sustainable aquaculture practices. Hygiene 2025; 5(4):51. [DOI:10.3390/hygiene5040051]
3. Storck TR, Sippert LR, Seben D. et al. Intensive fish farming: changes in water quality and relationship with zooplankton community. Acta Limnol Bras 2023; 35: e28. [DOI:10.1590/s2179-975x7422]
4. Ahmed N, Turchini GM. Recirculating aquaculture systems (RAS): Environmental solution and climate change adaptation. J Clean Prod 2021; 297: 126604. [DOI:10.1016/j.jclepro.2021.126604]
5. Ruben MO, Akinsanola AB, Okon ME, et al. Emerging challenges in aquaculture: Current perspectives and human health implications. Vet World 2025; 18(1):15-28. [DOI:10.14202/vetworld.2025.15-28]
6. Singh B, Craswell E. Fertilizers and nitrate pollution of surface and ground water: an increasingly pervasive global problem. SN Appl Sci 2021; 3: 518. [DOI:10.1007/s42452-021-04521-8]
7. Abdel-Fatah MA. Integrated management of industrial wastewater in the food sector. Sustainability 2023; 15(23):16193. [DOI:10.3390/su152316193]
8. Ahmad AL, Chin JY, Harun MHZM, et al. Environmental impacts and imperative technologies towards sustainable treatment of aquaculture wastewater: A review. J Water Process Eng 2022; 46:102553. [DOI:10.1016/j.jwpe.2021.102553]
9. Martinez-Porchas M, Martinez-Cordova LR. World aquaculture: Environmental impacts and troubleshooting alternatives. Sci World J 2012; 2012:389623. [DOI:10.1100/2012/389623]
10. Gong B, Kim HS, Choi CY, et al. Toxic effects of waterborne nitrite on LC50, hematological parameters, and plasma biochemistry in starry flounder (Platichthys stellatus). Toxics 2025; 3(9):748. [DOI:10.3390/toxics13090748]
11. Khan SK, Dutta J, Ahmad I, et al. Nanotechnology in aquaculture: Transforming the future of food security. Food Chem X 2024; 24: 101974. [DOI:10.1016/j.fochx.2024.101974]
12. Kumar VS, Vidhyasri R, Dhevasenaa PR, et al. Reduction of toxic elements in marine environment using nano adsorbent materials. Mater Today: Proc 2021; 37:1554-1557. [DOI:10.1016/j.matpr.2020.07.154]
13. Bozorgpour F, Ramandi H F, Jafari P, et al. Removal of nitrate and phosphate using chitosan/Al2O3/Fe3O4 composite nanofibrous adsorbent: Comparison with chitosan/Al2O3/Fe3O4beads. Int J Biol Macromol 2016; 93: 557-565. [DOI:10.1016/j.ijbiomac.2016.09.015]
14. Worku AK, Ayele DW, Teshager MA, et al. Recent advances in wastewater treatment technologies: Innovations and new insights. Energy Rev 2025; 4(4):100164. [DOI:10.1016/j.enrev.2025.100164]
15. Akhtar MS, Ali S, Zaman W. Innovative adsorbents for pollutant removal: exploring the latest research and applications. Molecules 2024; 29(18):4317. [DOI:10.3390/molecules29184317]
16. Pal M, De A. Polymer-iron oxide based magnetic nanocomposites. In: Merhari, L. (eds) Hybrid nanocomposites for nanotechnology. springer, Boston, MA. [DOI:10.1007/978-0-387-30428-1_11]
17. Marcelo L R, de Gois J S, da Silva A A. et al. Synthesis of iron-based magnetic nanocomposites and applications in adsorption processes for water treatment: A review. Environ Chem Lett 2021; 19: 1229-1274. [DOI:10.1007/s10311-020-01134-2]
18. Wang Y, Lu Y. Sodium alginate-based functional materials toward sustainable applications: water treatment and energy storage. Ind Eng Chem Res 2023; 62: 11279−11304. [DOI:10.1021/acs.iecr.3c01082]
19. Salomonsen T, Jensen H M, Stenbæk D, et al. Chemometric prediction of alginate monomer composition: A comparative spectroscopic study using IR, Raman, NIR and NMR, Carbohydr Polym 2008; 72: 730-739. [DOI:10.1016/j.carbpol.2007.10.022]
20. Makarova A O, Derkach S R, Khair T, et al. Ion-induced polysaccharide gelation: Peculiarities of alginate egg-box association with different divalent cations. Polymers 2023; 15: 1243. [DOI:10.3390/polym15051243]
21. Wang W, Huang Y, Pan Y, et al. Sodium alginate modifications: A critical review of current strategies and emerging applications. Foods 2025; 14(22):3931. [DOI:10.3390/foods14223931]
22. Tordi P, Ridi F, Samorì P, et al. Cation-alginate complexes and their hydrogels: A powerful toolkit for the development of next-generation sustainable functional materials. Adv Funct Mater 2025; 35(9): 2416390. [DOI:10.1002/adfm.202416390]
23. Zhang W, An Y, Li S, et al. 2020. Enhanced heavy metal removal from an aqueous environment using an eco‑friendly and sustainable adsorbent. Sci Rep 2020; 10:16453. [DOI:10.1038/s41598-020-73570-7]
24. Mashjoor S, Yousefzadi M, Zolgharnain H, et al. Organic and inorganic Nano-Fe3O4: Alga Ulva flexuosa -based synthesis, antimicrobial effects and acute toxicity to briny water rotifer Brachionus rotundiformis. Environ Pollut 2018; 237: 50-64. [DOI:10.1016/j.envpol.2018.02.036]
25. Trono G C. Field guide and atlas of the seaweed resources of the Philippines. Makati City Philippines: Bookmark Inc; 2003.
26. Mashjoor S, Yousefzadi M, Zolgharnain H, et al. Phyco-linked vs chemogenic magnetite nanoparticles: route selectivity in nano-synthesis, antibacterial and acute zooplanktonic responses. Mater Sci Eng C 2019; 102: 324-340. [DOI:10.1016/j.msec.2019.01.049]
27. Yan P, Lan W, Xie J. Modification on sodium alginate for food preservation: A review. Trends Food Sci Technol 2024; 143: 104217. [DOI:10.1016/j.tifs.2023.104217]
28. Becer E, Altund E M, Guranc M, et al. Composition and antibacterial, anti-inflammatory, antioxidant, and anticancer activities of Rosmarinus officinalis L. essential oil. South African J Botany 2023; 160: 437-445. [DOI:10.1016/j.sajb.2023.07.028]
29. Griess P. Bemerkungen zu der Abhandlung der HH. Weselsky und Benedikt, "Ueber einige Azoverbindungen"?. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 1879; 12: 426-428. [DOI:10.1002/cber.187901201117]
30. Alimohammadi V, Sedighi M, Jabbari E. Response surface modeling and optimization of nitrate removal from aqueous solutions using magnetic multi-walled carbon nanotubes. J Environ Chem Eng 2016; 4: 4525-4535. [DOI:10.1016/j.jece.2016.10.017]
31. Murray E, Nesterenko E P, McCaul M, et al. A colorimetric method for use within portable test kits for nitrate determination in various water matrices. Anal Methods 2017; 9: 680. [DOI:10.1039/C6AY03190K]
32. United States Environmental Protection Agency (EPA). Method 352.1: Nitrogen, nitrate (colorimetric, brucine) by spectrophotometer. 1971.
33. Jenkins D, Medsker L L. Brucine method for determination of nitrate in ocean, estuarine, and fresh waters. Anal Chem 1964; 36(3): 610-612. [DOI:10.1021/ac60209a016]
34. Strickland J D H, Parsons T R. Determination of reactive phosphorus. In: A practical handbook of seawater analysis. Fisheries Research Board of Canada, Bulletin 1968; 167: 49-56.
35. Rashmi S H, Madhu G M, Kittur A A, et al. Synthesis, characterization and application of zero valent iron nanoparticles for the removal of toxic metal hexavalent chromium [Cr (VI)] from aqueous solution. Int J Curr Eng Technol 2013; 37-42.
36. Nodeh H R, Sereshti H, Afsharian E Z, et al. Enhanced removal of phosphate and nitrate ions from aqueous media using nanosized lanthanum hydrous doped on magnetic graphene anocomposite. J Environ Manag 2017; 197: 265-274. [DOI:10.1016/j.jenvman.2017.04.004]
37. Han R, Li Y, Zhang J, Zhang L, et al. Langmuir isotherm and pseudo second order kinetic model for the biosorption of methylene blue onto rice husk. 2nd International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, Shanghai, China, 2008, pp. 3545-3548, doi: 10.1109/ICBBE.2008.389. [DOI:10.1109/ICBBE.2008.389]
38. Kloster GA, Muraca D, Mosiewicki MA, et al. Magnetic composite films based on alginate and nanoiron oxide particles obtained by synthesis "in situ". Eur Polym J 2017; 94:43-55. [DOI:10.1016/j.eurpolymj.2017.06.041]
39. Gao C, Pollet E, Avérous L. Properties of glycerol-plasticized alginate films obtained by thermo-mechanical mixing, Food Hydrocoll 2017; 63: 414-420. [DOI:10.1016/j.foodhyd.2016.09.023]
40. Matet M, Heuzey M C, Pollet E, et al. Innovative thermoplastic chitosan obtained by thermo-mechanical mixing with polyol plasticizers, Carbohydr Polym 2013; 95: 241-251. [DOI:10.1016/j.carbpol.2013.02.052]
41. Alamier W M, El-Moselhy M M, Bakry A M, et al. Biogenic synthesis of zero valent Fe/Magnetite Fe3O4 nanoparticles using caralluma acutangula andapplication for methylene blue dye degradation under UV light irradiation. Crystals 2022; 12: 1510. [DOI:10.3390/cryst12111510]
42. Zaki S A, Eltarahony M M, Abd-El-Haleem D A. Disinfection of water and wastewater by biosynthesized magnetite and zerovalent iron nanoparticles via NAP-NAR enzymes of Proteus mirabilis 10B. Environ Sci Pollut Res 2019; 26: 23661-23678. [DOI:10.1007/s11356-019-05479-2]
43. Tella J O, Adekoya J A, Ajanaku K O. Mesoporous silica nanocarriers as drug delivery systems for anti-tubercular agents: a review. Roy Soc Open Sci 2022; 9: 220013. [DOI:10.1098/rsos.220013]
44. Sreeram K J, Nidhin M, Nair B U. Synthesis of aligned hematite nanoparticles on chitosan-alginate films, Colloids Surf B: Biointerfaces 2009; 71: 260-267. [DOI:10.1016/j.colsurfb.2009.02.015]
45. Mohammadi A, Daemi H, Barikani M. Fast removal of malachite green dye using novel superparamagnetic sodium alginate-coated Fe3O4 nanoparticles, Int J Biol Macromol 2014; 69: 447-455. [DOI:10.1016/j.ijbiomac.2014.05.042]
46. Shaw J. Introduction to colloid and surface chemistry, Fourth ed., Butterworth Heinemann (a division of Reed Educational and Professional Publishers), Woburn, 1992.
47. Salarizadeh P, Javanbakht M, Pourmahdian S. Enhancing the performance of SPEEK polymer electrolyte membranes using functionalized TiO2 nanoparticles with proton hopping sites. RSC Adv 2017; 7: 8303. [DOI:10.1039/C6RA25959F]
48. Hari T, Montazer M. TiO2/hematite or magnetite/Ag nanoparticles synthesized on polyester fabric at various temperatures producing different superparamagnetic, self-cleaning and antibacterial textiles. Sci Iran 2014; 21(6):2490-2498.
49. Ma H, Qi X, Maitani Y, Nagai T. Preparation and characterization of superparamagnetic iron oxide nanoparticles stabilized by alginate. Int J Pharm 2007; 333: 177-186. [DOI:10.1016/j.ijpharm.2006.10.006]
50. Nathan M, Suganya R. Investigation on the morphological and magnetic properties of Fe3O4 nanoparticles for biomedical applications. Int J Pure Appl Math 2018; 119(12):6515-6524.
51. Yew Y, Shameli K, Miyake M, et al. Green biosynthesis of superparamagnetic magnetite Fe3O4 nanoparticles and biomedical applications in targeted anticancer drug delivery system: A review. Arab J Chemother 2020; 13:2287-2308. [DOI:10.1016/j.arabjc.2018.04.013]
52. Denizot B, Tanguy G, Hindre F, et al. Phosphorylcholine coating of iron oxide nanoparticles. J colloid interface sci 1999; 209: 66-71. [DOI:10.1006/jcis.1998.5850]
53. Tesnim D, Hédi B A, Ridha D, et al. Green low-cost synthesis of zero-valent iron nanoparticles from Palm Petiole Extract for Cr (VI) removal from water. Environ Sci Pollut Res 2024; 31: 44272-44288. [DOI:10.1007/s11356-024-34092-1]
54. Kloster GA, Muraca D, Meiorin C, et al. Magnetic characterization of chitosan - magnetite nanocomposite films, Eur Polym J 2015; 72: 202-211. [DOI:10.1016/j.eurpolymj.2015.09.014]
55. Kim YJ, Choi J H. Selective removal of nitrate ion using a novel composite carbon electrode in capacitive deionization. Water Res 2012; 46: 6033-6039. [DOI:10.1016/j.watres.2012.08.031]
56. Boparai H K, Joseph M, O'Carroll D M. Kinetics and thermodynamics of cadmium ion removal by adsorption onto nano zerovalent iron particles. J Hazard Mater 2011; 186: 458e465. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2010.11.029]
57. Luo S, Xu X, Zhou G, et al. Amino siloxane oligomer-linked graphene oxide as an efficient adsorbent for removal of Pb(P) from wastewater. J Hazard Mater 2014; 274: 145e155. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2014.03.062]
58. Wang W, Li M, Zeng Q. Thermodynamics of Cr (VI) adsorption on strong alkaline anion exchange fiber. Trans Nonferrous Met Soc 2012; 22: 2831e2839. [DOI:10.1016/S1003-6326(11)61539-2]
59. Sereshti H, Zamiri Afsharian E, Esmaeili Bidhendi M, et al. Afzal Kamboh M, Yilmaz M. Removal of phosphate and nitrate ions aqueous using strontium magnetic graphene oxide nanocomposite: Isotherms, kinetics, and thermodynamics studies. Environ Prog Sustain Energy 2020; 39(2): e13332. [DOI:10.1002/ep.13332]
60. Esmaeili Bidhendi M, Asadi Z, Bozorgian A. et al. New magnetic Co3O4/Fe3O4 doped polyaniline nanocomposite for the effective and rapid removal of nitrate ions from ground water samples. Environ Prog Sustain Energy 2020; 39: e13306. [DOI:10.1002/ep.13306]
61. Lee J H, Velmurugan P, Ravi A V, et al. Green and hydrothermal assembly of reduced graphene oxide (rGO)-coated ZnO and Fe hybrid nanocomposite for the removal of nitrate and phosphate. Environ Chem Ecotoxicol 2020; 2: 141-149. [DOI:10.1016/j.enceco.2020.08.001]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
