
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,605,455 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,198,775 |
بررسی حذف رنگدانه فنل رد با استفاده از نانوجاذب مگنتیت از محلول آبی | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 6، دوره 25، شماره 6، بهمن و اسفند 1397، صفحه 105-121 اصل مقاله (617.73 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2019.15351.3057 | ||
نویسندگان | ||
حسین علی فغانی1؛ عباس حشمتی جنت مقام* 2 | ||
1دانشگاه پیام نور،تهران،ایران | ||
2استادیار، شیمی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 3697-19395 تهران، ایران | ||
چکیده | ||
چکیده سابقه و هدف: پساب صنعتی و آب آلوده به مواد شیمیایی در محیط زیست رها میشود و در نتیجه آلودگی جذب خاک شده و با آلوده سازی منابع محدود موجود موجب تولید محصولات غیر سالم و مضر برای سلامتی خواهد شد. از بهترین روشهای حذف آلایندههای آلی از آب آلوده جذب سطحی است. هدف این پژوهش حذف رنگدانه فنلرد از محلولهای آبی توسط نانوذرات مغناطیسی مگنتیت است. مواد و روشها: نانوذرات مگنتیت از روش همرسوبی و احیای همزمان یونهای 〖Fe〗^(+3)/〖Fe〗^(+2) با نسبت 2 به 1 با محلول سود در محلول آبی و تحت جو نیتروژن سنتز شده و با استفاده از تکنیکهای FTIR، SEM وXRD شناسایی شدند. برای سنجش غلظت طول موج جذب ماکزیمم فنلرد، دستگاه اسپکتروفوتومتر UV-VIS در محدوده طول موج 400 تا800 نانومتر مورد بررسی قرار گرفت که طول موج ماکزیمم فنلرد در 431 نانومتر تعیین گردید. جذب فنلرد بر روی نانوذرهی Fe3O4 در محیط ناپیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش شامل مقدارهای اولیه نانوذره (005/0، 01/0، 015/0 و 02/0 گرم)، غلظت اولیه فنلرد (20،10،5 و30 میلی گرم برلیتر)، pH اولیه (1، 4 ، 7 ،9 و 12)، زمان تماس (5 تا40 دقیقه) و فرایند واجذب نانوجاذب میباشد. مدلهای ایزوترم جذب دو پارامتری لانگمویر، فروندلیچ وتمکین مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه دادههای تجربی با مدلهای سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ بین ذرهای مطالعه شد. اثر دما بر فرایند جذب سطحی، با بررسی ثابتهای ترمودینامیکی فرایند جذب سطحی شامل انرژی آزاد گیبس(∆G0)، تغییرآنتروپی(∆S0) و تغییر آنتالپی(∆H0) در دماهای 293، 300، 305 و310 درجه کلوین مورد بررسی قرار گرفت. یافتهها: با افزایش و کاهش pH از 7 میزان حذف فنلرد افزایش مییابد. افزایش جذب فنل رد در pHهای پایین و بالا نسبت به pH خنثی به دلیل تبدیل آلاینده به یون است که موجب افزایش میزان جذب آلاینده فنلرد بر روی نانوجاذب میشود. جذب پس از 30 دقیقه به تعادل میرسد. بیشترین ظرفیت جذب در غلظت 30 میلیگرم بر لیتر از آلاینده در حضور 01/0گرم در میلیلیتر از جاذب و در دمای 20درجه سانتیگراد و در 7 pH = اتفاق میافتد. به دلیل گرماگیر بودن فرایند، افزایش دما مقدار جذب را افزایش میدهد. ایزوترم فروندلیچ مطابقت بهتری با دادههای تجربی دارد. مدل شبه درجه دوم با ضریب همبستگی 9999/0 و ثابت سرعت 0202/0 بهترین مدل سینتیکی توصیف کننده فرایند جذب است. مقادیر ثابتهای ترمودینامیکی ∆H0 و ∆S0 به ترتیب kj/mol 278/79 وj/(k∙mol) 389/284 می باشند. ∆H0 و ∆S0 مثبت به ترتیب نشاندهنده گرماگیر بودن فرایند جذب و افزایش بینظمی در سطح مشترک مایع- جامد در طی جذب است. ∆G0 منفی نشاندهنده خود به خودی بودن فرایند جذب است. نتیجهگیری: نانوجاذب مگنتیت میتواند به عنوان یک جاذب مناسب در حذف آلاینده فنلرد از محلولهای آبی و پسابهای صنعتی قبل از رها سازی در محیط زیست استفاده شود. | ||
کلیدواژهها | ||
آلاینده آلی؛ نانوجاذب؛ آب؛ جذب سطحی؛ سینتیک | ||
مراجع | ||
1.Davie, T. 2002. Fundamentals of hydrology, Routedage publication, london, Pp: 56-65.
2.Chartres, C., and Varma, S. 2010. Out of water, From Abundance to Scarcity and How to Solve the World’s Water Problems. FT Press, USA, Pp: 203-225.
3.Qu, X., Tiana, M., and Liao, B. 2010. Enhanced electrochemical treatment of phenolic pollutants by an effective adsorption and release process. Electrochimica Acta. 55: 5367-5374.
4.Niu, P., and Hao, J. 2014. Efficient degradation of organic dyes by titanium dioxide–silicon nanocomposite films: Influence of inorganic salts and surfactants, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 443: 501-507.
5.Wang, X., Li, G., Guo, D., Zhang, Y., and Huang, J. 2016. A novel polar-modified post-cross-linked resin and its enhanced adsorption to salicylic acid: Equilibrium, kinetics and breakthrough studies, J. Coll. Inter. Sci. 470: 1-9.
6.Zhang, W., Wang, F., Wang, P., and Lin, L. 2016. Facile synthesis of hydroxy apatite/yeast biomass composites and their adsorption behaviors for lead (II), J. Coll. Inter. Sci. 477: 181-190.
7.Royer, B., Cardoso, N.F., Lima, E.C., Ruiz, V.S.O., Macedo, T.R., and Airoldi, C. 2009. Organo- functionalized keynote for dye removal from aqueous solution, J. Coll. Inter. Sci. 336: 2. 398-405.
8.Banerjee, S.S., and Chen, D.H. 2007. Fast removal of copper ions by gum Arabic modified magnetic nano-adsorbent, J. Hazard. Mater. 147: 3. 792-799.
9.Iram, M., Guo, C., Guan, Y., Ishfaq, A., and Liu, H. 2010. Adsorption and magnetic removal of neutral red dye from aqueous solution using Fe3O4 hollow nanospheres, J. Hazard. Mater. 181: 1039-1050.
10.Karami, H. 2013. Heavy metal removal from water by magnetite nanorods, Chem. Engin. J. 219: 209-216.
11.Shahid, M.K., Phearom, S., and Choi, Y.G. 2018. Synthesis of magnetite from raw mill scale and its application for arsenate adsorption from contaminated water, Chemosphere, 203: 90-95.
12.Mehrdad A., Massoumi B., and Hashemzadeh, R. 2011. Kinetic study of degradation of Rhodamine B in the presence of hydrogen peroxide and some metal oxide, Chem. Engin. J. 168: 3. 1073-1078.
13.Hu, C.G., Li, Y., Liu, J.P., Zhang, Y.Y., and Bao, G. 2006. Sonochemical synthesis of ferromagnetic core–shell Fe3O4-FeP nanoparticles and FeP nanoshells, Chemical Physics Letters, 428: 343-347.
14.Zhuang, S., Cheng, R., Kang, M., and Wang, J. 2018. Kinetic and equilibrium of U (VI) adsorption onto magnetic amidoxime-functionalized chitosan beads, J. Clean. Prod. 188: 655-661.
15.Tartaj, P., and Morales, M.P. 2006. Synthesis Properties and Biomedical Applications of nanoparticles, Handbook of Magnetic Materials Elsevier, 16: 173-182.
16.Mishra, A., and Mohanty, T. 2018. Study of organic pollutant removal capacity for magnetite@ grapheme oxide nanocomposites, Vacuum, In Press, Corrected Proof.
17.Basheer, A.A. New generation nano-adsorbents for the removal of emerging contaminants in water, J. Molecul. Liquid. 261: 583-593.
18.Material Safety Data Sheet Phenol red MSDS, Sciencelab.com, Inc., 14025 Smith Rd. Houston, Texas 77396.
19.Gnanaprakash, G., Mahadevan, S., Jayakumar, T., Kalyanasundaram, P., and Philip, J. 2007. Effect of initial pH and temperature of iron salt solutions on formation of magnetite nanoparticles, Materials Chemistry and physics, 103: 168-175.
20.Shannon, M.A., Bohn, P.W., Elimelech, M., Georgiadis, J.G., and Mariñas, B.J. 2009. Science and technology for water purification in the coming decades, Nanoscience and Technology, 15: 337-346.
21.Ibrahim, G.U., and Abdullah, A. 2008. Heterogeneous photocatalytic degradation of organic contaminants over titanium dioxide: A review of fundamentals, progress and problems, J. Photochem. Photobiol. C: Photochemistry Reviews, 9: 1. 1-12.
22.Hassani, H., Nasseri, M.A., Zakerinasab, B., and Rafiee, F. 2016. Synthesis, characterization and application of superparamagnetic nanoparticles, Applied Organometallics Chemistry, 30: 6. 408-413.
23.Kakavandi, B., Jonidi, A., Rezaei, R., Nasseri, S., Ameri, A., and Esrafili, A. 2013. Synthesis and Properties of Fe3O4 activated carbon magnetic nanoparticles for removal of aniline from aqeous solution: Equilibrium, Kinetic and thermodynamic studies, J. Environ. Health Sci. Engin. 10: 1-9.
24.Iram, M., Guo, C., and Guan, Y. 2010. Adsorption and magnetic removal of neutral red dye From aqueous solution using Fe3O4 hollow nanospheres, J. Hazard. Mater. 181: 1039-1050.
25.Saeed, S.M., Zandi, M., and Mirzadeh, H. 2012. Effect of solution surface tension on morphology of PLGA and gelatin electrospun fibers, Iran. J. Plym. Sci. Technol. 25: 3-10. 26.Bazzaz, F., Binaeian, E., Heydarinasab, A., and Ghadi, A. 2018. Adsorption of BSA onto hexagonal mesoporous silicate loaded by APTES and tannin: Isotherm, thermodynamic and kinetic studies, Advanced Powder Technology, 29: 7. 1664-1675.
27.Magdy, Y.H., and Altaher, H. 2018. Kinetic analysis of the adsorption of dyes from high strength wastewater on cement kiln dust, J. Environ. Chem. Engin. 6: 1. 834-841.
28.El Nemr, A. 2009. Potential of pomegranate husk carbon for Cr(VI) removal from wastewater: Kinetic and isotherm studies, J. Hazard. Mater. 161: 1. 132-141.
29.Rao, S., Chaudhury, R., and Mishra, G. 2010. Kinetics and equilibrium studies for the removal of cadmium ions from aqueous solutions using Dolomite, J. Mineral. Proc. 97: 68-73.
30.Colak, F., Atar, N., and Olgun, A. 2009. Biosorption of acidic dyes from aqueous solution by paenibacillus macerans: Kinetic, thermodynamic and equilibrium studies, J. Chem. Engin. 150: 1. 122-130.
31.Mouni, L., Belkhiri, L., Bollinger, J.C., Bouzaza, A., and Remini, H. 2018. Removal of Methylene Blue from aqueous solutions by adsorption on Kaolin: Kinetic and equilibrium studies, Applied Clay Science, 153: 38-45.
32.Madaeni, S.S., and Salehi, E. 2009. Adsorption of cations on nanofiltration membrane: Separation mechanism, isotherm confirmation and thermodynamic analysis, J. Chem. Engin. 150: 1. 114-121.
33.Nanta, P., Kasemwong, K., and Skolpap, W. 2018. Isotherm and kinetic modeling on superparamagnetic nanoparticles adsorption of polysaccharide, J. Environ. Chem. Engin. 6: 1. 794-802.
34.Miyah, Y., Lahrichi, A., Idrissi, M., Khalil, A., and Zerrouq, F. 2018. Adsorption of methylene blue dye from aqueous solutions onto walnut shells powder: Equilibrium and kinetic studies, Surfaces and Interfaces, 11: 74-81.
35.Wang, S., Kong, L., Long, J., Su, M., and Shih, K. 2018. Adsorption of phosphorus by calcium-flour biochar: Isotherm, kinetic and transformation studies, Chemosphere, 195: 666-672.
36.Zhang, Y., William, T., and Berger, F. 2003. Factors affecting removal of selenite in agricultural drainage water utilizing rice, Science of total environment, 305: 207-216.
37.Alebachew, N., Yadav, O.P., and Lokesh. 2017. Removal of Phenol Red Dye From Contaminated Water Using Barley (Hordeum vulgare L.) Husk-Derived Activated Carbon, Science International, 5: 1. 7-16. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 750 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 895 |