ynthesis of manganese and nickel oxide nanoparticles from sunflower husks and studying their effectivenss in removing heavy metals from aqueous solutions

Abstract

The green synthesis of metal oxide nanoparticles using plant-based extracts offers a sustainable, efficient, and eco-friendly alternative to conventional chemical routes. In this study, nickel oxide (NiO), mixed manganese oxides (MnO2/Mn2O3), and hausmannite (Mn3O4) nanoparticles were synthesized employing sunflower seed husk extract as a natural reducing and stabilizing agent through a simple, rapid, and cost-effective method. The obtained nanoparticles were characterized by UVVis, FTIR, XRD, SEM, EDX, and BET analyses, revealing stable nanostructures with average crystallite sizes of 14.11, 29.93, and 20.30 nm, respectively. Their adsorption performance toward Pb2+, Cd2+, and Cu2+ ions from aqueous media was systematically evaluated under varying pH, contact time, initial concentration, temperature, and adsorbent dosage conditions. The adsorption equilibrium and kinetics were best described by the Langmuir and Freundlich isotherm models and the pseudo-first- and pseudo-second-order kinetic models, respectively, while thermodynamic parameters confirmed the spontaneous nature of adsorption. The nanoparticles demonstrated exceptionally high removal efficiencies (up to 99.7%), underscoring their promising potential as sustainable nanoadsorbents for heavy metal remediation and environmentally safe water purification applications

يمثل التصنيع الأخضر لجسيمات النانوية المعدنية باستخدام المستخلصات النباتية نهجًا مستدامًا وفعالًا بديلًا للطرق الكيميائية التقليدية. في هذا العمل، تم تحضير جسيمات نانوية من NiO وMnO2/Mn2O3، وMn3O4 (هاوسمانايت ) باستخدام مستخلص قشور بذور دوّار الشمس بطريقة سريعة، منخفضة التكلفة، وصديقة للبيئة. تم توصيف المواد المحضَّرة باستخدام UV–Vis، FTIR، XRD، SEM، EDX، وBET، وأظهرت النتائج تشكّل جسيمات نانوية مستقرة بأحجام 14.11، 29.93، و20.30 نانومتر على التوالي. تم تقييم أدائها في إزالة أيونات Pb²⁺ وCd²⁺ ، و Cu²⁺ من المحاليل المائية عبر تجارب الامتزاز الدفعي، حيث تمت دراسة تأثير درجة الحموضة، تركيز الأيون، ووقت التلامس. حللت البيانات بنماذج Langmuir و Freundlich وحركيات شبه الدرجة الأولى والثانية، مع تقدير المعلمات الديناميكية الحرارية. أظهرت الجسيمات النانوية كفاءة إزالة عالية بلغت حتى 99.7%، مما يؤكد فعاليتها الكبيرة في إزالة الملوثات المعدنية ويبرز إمكاناتها الواعدة في تطبيقات المعالجة البيئية المستدامة

La synthèse verte de nanoparticules doxydes métalliques à partir dextraits végétaux constitue une approche écologique, économique et durable en remplacement des méthodes chimiques lassiques. Dans ce travail, des nanoparticules doxyde de nickel (NiO), doxydes mixtes de manganèse (MnO2/Mn2O3) et dhausmannite (Mn3O4) ont été élaborées à laide de lextrait des coques de graines de tournesol comme agent réducteur et stabilisant naturel, selon une procédure simple, rapide et respectueuse de lenvironnement. Les nanoparticules obtenues ont été caractérisées par UVVis, FTIR, XRD, SEM, EDX et BET, confirmant la formation de structures nanocristallines stables de tailles moyennes de 14,11 nm, 29,93 nm et 20,30 nm, respectivement. Leur performance dadsorption vis-à-visdes ions Pb2+, Cd2+ et Cu2+ a été étudiée dans des conditions variées de pH, concentration initiale, temps de contact, température et masse dadsorbant. Les isothermes de Langmuir et Freundlich ainsi que les modèles cinétiques de pseudo premier et pseudo-deuxième ordre ont permis de décrire le mécanisme dadsorption, tandis que les paramètres thermodynamiques ont mis en évidence un processus spontané et en dothermique. Les matériaux obtenus ont montré des efficacités délimination très élevées (jusquà 99,7%), confirmant leur grand potentiel comme adsorbants nanostructurés pour la dépollution desmé taux lourds et leur pertinence dans le traitement durable des eaux contaminées