بررسی حذف رنگ کنگورد از پسابهاي صنعتی با استفاده از روش جذب سطحی
الموضوعات :نیلوفر عابدین زاده 1 , محدثه توکلی 2
1 - عضو هیات علمی
2 -
الکلمات المفتاحية: حذف رنگ کنگورد پساب صنعتی جذب سطحی, آلودگی,
ملخص المقالة :
این روزها، حذف رنگ هاي مختلف از پساب هاي صنعتی به دغدغه اي مهم تبدیل گردیده است. رنگ هاي مصنوعی مورد استفاده در صنایعی مانند نساجی، موادي آلی با ساختاري پیچیده، سمی و جهش زا هستند. کنگورد نیز، رنگی اسیدي است که یک منبع آلودگی پرخطر به حساب می آید و زندگی انسان و سایر جانداران زمین را مورد تهدید قرار می دهد. روش هاي مختلفی همچون فرآیندهاي الکتروشیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی به منظور حذف رنگینه آلی کنگورد از نمونه هاي آبی وجود دارد. جذب سطحی، یکی از مؤثرترین روش هاي مدرن تصفیه پساب هاي صنعتی می باشد که فرآیندي نسبتاً ساده و ارزان بوده و محصولات غیرسمی و کم خطر ایجاد می کند. هدف از این پژوهش، لزوم حذف رنگینه کنگورد از محلول هاي آبی و مروري بر پژوهش هاي انجام گرفته براي حذف آن می باشد.
1. Gupta, V. K, Suhas, Journal of Enviromental
Management. 2009, 90, 2323- 2342#
2. Rengaraj, S, Moona, S. H, Sivabalan, R,
Arabindoo, B, Murugesan, V. Removal of phenol
from aqueous solution and resin manufacturing
industry wastewater using an agricultural waste:
rubber seed coat, journal of Hazardous. 2002, 89,
185- 196#
3. Nurmi, J. T, Tratnyek, P. G, Sarathy, V, Baer, D.
R, Amonette, J. E, Pecher, K, Wang, C, linehan, J.
C, Matson, D. W, Penn, R. I, Driessen, M. C.
Characterization and properties of metallic iron
nanoparties: Spectroscopy, electrochemistry and
kinetics, Journal of Enviromental science
technology, 2005, 39, 1221- 1230#
4. الماسیفر، د، جلالی، م، مطالعه برهمکنش رنگ دانههاي
آنیونی با سیستم مزوپر: بر جذب و کاربرد، نشریه پژوهشهاي
. شیمی کاربردي، 1388 ، سال چهارم، شماره 13#
5. خرمآبادي، ش، درویشی، ق، چشمه سلطانی، ر، جرقی، س،
جذب سطحی کادمیم توسط لجن مازاد فرآیند لجن فعال
، فاضلاب شهري، فصلنامه علمی پژوهشی آب و فاضلاب، 1388
شماره اول#
6. Gautam, R, Rawat, V, Banerjee, S, Sanroman,
M, Soni, S, Singh, S, Chattopadhyaya, M.
Synthesis of bimetallic Fe-Zn nanoparticles and its
application toward adsorptive removal of
carcinogentic dye malachite green and cogored in
water, Journal of Molecular Liquids, 2015, 212,
227- 236#
7. Satheesh, R, Vignesh, K, Rajarajan, M, Suganthi,
A, Sreekantan, S, Kang, M, Kwank, B. Removal of
congored from water using quercetin modified α-
Fe2O3 nanoparticles as effective nanoadsorbent,
Journal of Materials Chemistry and Physics, 2016,
180, 53- 65#
8. Bhattacharra, R, Ray, S. Removal of congored
and methyl violet from water using nano clay filled
composite hydrogels of poly acrylic acid and
polyethylene golycol, Journal of Chemical
Engineering, 2015, 260, 269-283#
9. Seyahmazegi, E, Rezaei, R, Razmi, H. Multiwall
carbon nanotubes decorated on calcined eggshell
waste as a novel nano- sorbent: Application for
anionic dye congored removal, Journal of Chemical
Engineering Research and Design, 2016, 109, 824-
834#
10. Vartooni, A, Nasrollahzadeh, M, Alizade, M.
Green synthesis of seashell supported silver nano
particles using bunium persicum seeds extract:
Application of the particles for catalytic, Journal of
colloid and interface science, 2016, 470, 268-275#
11. Ahmadi, K. Ghaedi, M, Ansari, A. Comparison
of nickel doped zinc sulfide and palladium
nanoparticle loaded on activated carbon as efficient
adsorbents for kinetic and equillibrium study of
removal of congored dye, Journal of Molecular and
Biomolecular Spectroscopy, 2015, 136, 1441-
1449#
12. Chan, S, Tan, Y, Abdullah, A, Ong, S.
Equillibrium, Kinetic and Thermodynamic studies
of a new potential biosorbent for the removal of
basic blue 3 and congored dyes: pineapple (ananas
comosus) plant stem, Journal of the chemical
engineers, 2016, 61, 306- 315#
13. Ghorai, S, Sarkar, A, Panda, A. B, Pal, S.
Effective removal of congored dye from aqueous
solution using modified xanthan gum/silica hybrid
nanocomposite as adsorbent, Journal of
Bioresource Technology, 2013, 144, 485-491.14# Abbas, M, Trari, M. Kinetic, Equillbrium and
Thermodynamic study on the removal of cogored
from aqueos solution by adsorption onto apricot
stone, Journal of Process Safety And Environment
Protection, 2015, 98, 424- 436#
15. An, S, Liu, X, Yang, L, Zhang, L. Enhancement
removal of crystal violet dye using magnetic
calcium ferrite nano particle: Study in single- andbinary-solute system, Journal of Chemical
Engineering Research and Design, 2014, 94, 726-
735#
پژوهش و فناوری محیط زیست، دوره چهارم، شماره شش، پاییز و زمستان 98، صفحه‌ی 55-60
|
بررسی حذف رنگ کنگورد از پسابهای صنعتی با استفاده از روش جذب سطحی
|
محدثه توکلی*1، نیلوفر عابدین زاده2 mohadesetavakoli000@gmail.com |
Investigation of Congored dye removal from industrial waste water using adsorption method
Mohadese Tavakoli*1, Niloofar Abedinzade2
1 - M.Sc of Analytical Chemistry, Department of Chemistry, Faculty of Science, Islamic Azad University of Rasht, Rasht, Iran 2- Faculty member of the Academic Center for Education Culture and Research (ACECR), Environmental Research Institute, Rasht, Iran
These days, the removal of various dyes from industrial wastewater has become an important concern. Synthetic dyes used in industries such as textiles are complex, toxic and mutant organic materials. Congored is also an acidic dye that is considered a high- risk source of contamination and threatens the lives of humans and other living organisms. Different methods, such as electrochemical, physical and biological processes, are used to remove organic pigment from aqueous samples. Adsorption is one of the most effective modern methods of industrial wastewater treatment, which is a relatively simple and inexpensive process that produces non- toxic and low- risk products. The purpose of this study is removing the Congored dye from aqueous solutions and reviewing the accomplished researches for remove it. Keywords: Adsorption, Congored, Contamination, Dye removal, Industrial Wastewater
|
این روزها، حذف رنگهای مختلف از پسابهای صنعتی به دغدغه‌ای مهم تبدیل شده است. رنگهای مصنوعی مورد استفاده در صنایعی مانند نساجی، موادی آلی با ساختاری پیچیده، سمی و جهشزا هستند. کنگورد نیز، رنگی اسیدی است که یک منبع آلودگی پرخطر به حساب میآید و زندگی انسان و سایر جانداران زمین را مورد تهدید قرار میدهد. روشهای مختلفی مانند فرآیندهای الکتروشیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی به منظور حذف رنگینه آلی کنگورد از نمونه‌های آبی وجود دارد. جذب سطحی، یکی از مؤثرترین روشهای مدرن تصفیه پسابهای صنعتی میباشد که فرآیندی نسبتاً ساده و ارزان بوده و محصولات غیرسمی و کم‌خطر ایجاد میکند. هدف از این پژوهش، لزوم حذف رنگینه کنگورد از محلولهای آبی و مروری بر پژوهشهای انجام گرفته برای حذف آن است.
كليد واژه‌ها: حذف رنگ، کنگورد، پساب صنعتی، جذب سطحی، آلودگی
[1] - دانشآموخته کارشناسی ارشد شیمی تجزیه، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، گیلان
[2] - عضو هیئت علمی پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی رشت، گیلان
مقدمه
از مهمترین صنایع پایه هر کشور صنعت نساجی میباشد و این باعث شده یکی از بزرگترین آلودهکنندگان آبهای جهان نیز باشد. همین عامل، ضرورت تصفیه پساب صنعت نساجی را اثبات میکند. از طرف دیگر، با توجه به پیشبینیهای انجام شده، در سالهای آینده کمبود شدید آب به‌علت مصرف بی‌رویه رخ میدهد. در این شرایط، فاضلاب تصفیه شده دومین منبع آب غیرآشامیدنی مورد کاربرد در صنعت میباشد. به این ترتیب، فرآیند حذف رنگ با وجود هزینه و تولید آلایندههای فرعی امری ضروری است ( گوپتا1 و سوهاس2، 2009).
جذب سطحی در جهت حذف آلاینده از فاضلاب میباشد. در اینجا، ما به حذف رنگ کنگورد میپردازیم. این رنگ، به علت آلودگی زیادی که در آب ایجاد میکند، انتخاب شده است. کنگورد3 نمک سدیمی از بنزیدین دی آزو- بیس- 1- نفتیل آمین- 4- سولفونیک اسید4 میباشد و فرمول مولکولی آن C32H22N6Na2O6S2 است. رنگهای آزو5 پایدارند و به راحتی از بین نمیروند. بسیاری از محققان، برای حذف، از زائدات کشاورزی از قبیل پوسته بذر، پوست گردو، هسته زردآلو، چوب درخت آناناس یا صدف دریایی، پوسته تخم‌مرغ، خاک اره و نانو‌جاذبها استفاده میکنند. در کشورهای توسعهیافته، استفاده از کربن فعال6، به‌عنوان جاذب، در مقیاس صنعتی، کاربرد فراوان دارد و علت آن، جامد بودن، ارزان بودن، سادگی کاربرد، تخلخل، راندمان بالا و دسترسی آسان میباشد (رنگاراج7 و همکاران، 2002).
نانوذرات مغناطیسی، از دیگر جاذبهای مناسب برای حذف رنگ است که به علت سایز کوچک و مساحت سطح بالا واکنش پذیری زیادی دارد و سازگاری آن با محیط زیست نیز، بیشتر است. در بررسی عملکرد جاذبها پارامترهایی مثل pH، زمان تماس، غلظت رنگ، دما و مقدار جاذب بررسی میشود (نورمی8 و همکاران، 2005).
· رنگینه کنگورد
کنگورد (شکل 1)، یک رنگ سنتزی و سمی است که باعث
ایجاد سرطان در انسان میشود. این رنگ در آب قابل حل بوده و محلول کلوئیدی قرمز رنگ تولید میکند. کنگورد با نام آیوپاک 1- نفتالن سولفونیک اسید، 3، ׳3- ( 4، ׳4- بای فنیلین بیس آزو) بیس (4- آمینو دی سدیم)، دارای عامل بنزیدین است که موجب بعضی از واکنشهای حساسیتی و شوکهای آنافیلاکسی در افرادی که در تماس با این رنگینه هستند، میشود ( الماسیفر و جلالی، 1388).
شکل 1- ساختار رنگ کنگورد
· جذب سطحی
عامل اساسی در سیستم جذب سطحی، جاذب است. جاذب پدیدآورنده فرآیند جذب سطحی میباشد. هر جاذب، یک سطح درونی و بیرونی دارد؛ سطح بیرونی جاذب مورد توجه نیست، اما منافذ و سطوح داخلی، سطح قابل توجهی را ایجاد میکنند. به‌طور کلی، پدیده جذب، پدیدهای گرمازا است و انرژی حاصل از آن، بیانگر قدرت جذب میباشد.
به‌منظور محاسبه ظرفیت جذب جاذبهای مختلف، از ایزوترمهای لانگمویر9، فروندلیچ10، تمکین11 و دبینین- رادوشکویچ12 استفاده میشود که ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ بیشتر از همه کاربرد دارد. معادله ایزوترم لانگمویر به شکل زیر میباشد:
Qe = qmk lce /1 + klce
فرم خطی ایزوترم لانگمویر از رابطه زیر پیروی میکند:
Ce / qe = 1 / qmkl + ce / qm
qe ظرفیت جذب تعادلی جاذب، برحسب (mg/g)، qm بیشترین ظرفیت جذب تکلایهای (mg /g)، ce غلظت تعادلی رنگ ((mg/g وkl ثابت لانگمویر میباشد. ایزوترم جذب لانگمویر، براساس فرضیه مربوط به بیشترین جذب مولکولهای حل‌شونده، تکلایهای اشباع روی سطح جاذب با برهم‌کنشهای جانبی بین مولکولهای جاذب میباشد.
معادله ایزوترم فروندلیچ به صورت زیر میباشد:
Qe = kf ce1/n
ایزوترم فروندلیچ، براساس فرضیه جذب روی سطح ناهمگن جاذب میباشد و فرم خطی آن به شکل زیر است:
Lnqe = lnkf + 1/ n.lnce
Kf ظرفیت جذب جاذب برحسب (L/g) و n سختی را نشان میدهد. اگر10> 0< nباشد، نشان میدهد که جذب مساعد است.
یکی از روشهای تحلیل واکنش جذب، استفاده از معادلات سینتیک جذب است که پرکاربردترین این مدلها، مدل شبه درجه اول و مدل شبه درجه دوم است. مدل شبه درجه اول در این رابطه نشان داده شده است:
dq/dt = k (qe- q)
qe میزان تعادلی جذب جذب‌شونده روی جاذب برحسب میلی‌گرم برگرم، q میزان جذب روی جاذبها در هر یک از زمانهای مورد مطالعه و k ثابت معادله شبه درجه اول است. انتگرالگیری از این رابطه در بازههای زمانی t= 0 تا t= t و میزان جذب q= 0 تا q= q0 این رابطه را نتیجه میدهد.
Log (qe – q) = log qe – k1t / 2.303
با ترسیم معادله لگاریتم اختلاف جذب تعادلی و جذب در هر زمان log (qe– q) در مقابل زمان t در صورتی که منحنی بهدست آمده حالت خطی داشته باشد، سینتیک جذب از مدل درجه اول پیروی میکند.
معادله شبه درجه دوم، بر پایه این فرضیه است که جذب از مکانیسم درجه دوم تبعیت میکند و این به این معنی است که بهکارگیری سایتهای جذبکننده متناسب با تعداد سایتهای به کار گرفته با توان دوم باشد.
dq/dt = k2 (qe- q) ²
با انتگرالگیری این معادلات در بازهی زمانی t= 0 تا t= t و جذب q= 0 تا q= q و خطی کردن آن، این معادله به دست میآید.
t/q= 1/k2qe² + 1t/qe
مقادیر qe و kبا توجه به رسم منحنی خطی t/q در مقابل زمان t به دست میآید ( خرم آبادی و همکاران، 1388).
مروری بر کارهای گذشته
در سالهای اخیر، از روش جذب سطحی13 برای حذف رنگ14 از
محلولهای آبی به طور ویژه استفاده شده است.
· نانوذرات دوفلزی آهن- روی
گاتام15 و همکارانش، از نانوذرات دوفلزی آهن- روی16 برای حذف کنگورد از نمونه آبی استفاده کردند. جهت بررسی اثر غلظت اولیه رنگ، آزمایشات در محدوده غلظت رنگ mg/L100، 75، 50، 25 بررسی شد و در‌نهایت غلظتmg/L 25 به‌عنوان غلظت اولیه بهینه انتخاب شد. جهت بررسی اثر pHمحلول بر جذب، آزمایشات در محدوده pH برابر با 10-2 انجام شده است. نتایج بررسیها نشان داده است که فرآیند جذب از ایزوترمهای لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دبینین- رادوشکویچ پیروی میکند و از بین اینها، ایزوترم لانگمویر فرآیند جذب را بهتر تشریح میکند. مدل سینتیکی شبه درجه دوم تطابق بهتری را نشان میدهد و بیشینه ظرفیت جذب mg/g 56/28 در4 pH= میباشد ( گاتام و همکاران، 2015).
· نانوذرات اکسید آهن
ساتیش17 و همکارانش، برای حذف رنگ کنگورد از آب، نانوذرات اکسید آهن (ΙΙΙ) به فرم آلفای18 اصلاح شده با کورستین را به کار میبرند. جهت بررسی اثر غلظت اولیه رنگ، آزمایشات در محدوده غلظت رنگ mg/L 50 -5 بررسی میشود و در‌نهایت غلظت mg/L 35 به عنوان غلظت اولیه بهینه انتخاب میشود. جهت بررسی اثر pH محلول بر جذب، آزمایشات در محدوده pH 10-3 انجام شد. نتایج بررسیها نشان داد که فرآیند جذب رنگ از ایزوترم لانگمویر بهتر پیروی میکند و مدل سینتیکی شبه درجه دوم تطابق بهتری را نشان میدهد. مقدار بیشینه ظرفیت جذب رنگ mg/g 35/427 در4/5 =pH است (ساتیش و همکاران، 2016).
· نانوکلی پرکننده هیدروژلهایکمپوزیت پلیآکریلیک اسید و پلیاتیلن گلیکل
بهاتاچارا19 و ری20، با استفاده از نانوکلی21 پرکننده هیدروژلهای کمپوزیت پلیآکریلیک اسید22 و پلیاتیلن گلیکل23 کنگورد را از آب حذف کردند. جهت بررسی اثر غلظت اولیه رنگ، آزمایشات در محدوده غلظت رنگ mg/L 50 -5/2 بررسی شد و در نهایت mg/L 5 به عنوان غلظت اولیه بهینه انتخاب شد. جهت بررسی اثرpH محلول بر جذب، آزمایشات در محدوده pH 7-4 انجام شده است. نتایج بررسیها نشان داد که فرآیند جذب از ایزوترم لانگمویر پیروی میکند و با مدل سینتیکی شبه درجه اول تطابق بهتری نشان میدهد و بیشترین ظرفیت جذب در 7pH= بهدست آمد ( بهاتاچارا و ری، 2015).
· نانوتیوبهای کربنی دکور شده روی پوسته تخم مرغ
سیاهمزگی24 و همکارانش، از نانوتیوبهای کربنی چند دیواره25 دکور شده روی پوسته تخم مرغ برای حذف کنگورد از آب استفاده کردند. برای بررسی اثر غلظت اولیه رنگ، آزمایشات در محدوده غلظت رنگ، mg/L 140-25 بررسی شد و غلظت mg/L 100 به عنوان غلظت بهینه انتخاب شد. جهت بررسی اثر pH محلول بر جذب، pH از 2 به 12 تغییر کرد. نتایج بررسیها نشان داد که فرآیند جذب از ایزوترم لانگمویر پیروی میکند و مدل سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم، الوویچ 26 و نفوذ بین ذرهای27 با دادهها تطابق نشان میدهد. مطالعات ترمودینامیکی نشان میدهد که جذب گرماده و خودبه خودی است. بیشینه ظرفیت جذب mg/g99/136 میباشد و پوسته تخم مرغ دکورشده با نانوتیوبهای کربنی درصد حذف بالاتری نسبت به پوسته تخم‌مرغ خام دارد (سیاهمزگی و همکاران، 2016).
· نانوذرات دکور شده روی صدف دریایی
ورتونی28 و همکارانش، از صدف دکور شده با نانوذرات نقره برای حذف رنگ کنگورد استفاده کردند. نانوذرات نقره دکور شده روی صدف دریایی با یک فرآیند سبز با استفاده از استخراج دانههای بی.پرسیکوم29 آماده میشوند. این روند، مزایایی مانند پیشرفت ملایم واکنش، واکنش تمیز، حذف حلالهای آلی و واکنشگرهای سمی و خطرناک دارد. ضخامت نانوذرات نقره روی صدف دریایی حدود nm 50 -20 میباشد. عملکرد کاتالیزی کاتالیست آماده شده برای کاهش کنگورد در دمای اتاق انجام
میشود ( ورتونی و همکاران، 2016).
· نیکل- روی سولفید و پالادیم دکور شده روی کربن فعال
احمدی30 و همکارانش، از نیکل- روی سولفید31 و پالادیم دکور شده روی کربن فعال32 به عنوان جاذب برای حذف کنگورد استفاده کردند. جهت بررسی اثر غلظت اولیه، آزمایشات در محدوده غلظت رنگ mg/L 40 -10 بررسی شد. غلظت اولیه پایین منجر به افزایش درصد حذف رنگ میشود. مقادیر بهینه g 03/0 نانوذرات نیکل- روی سولفید نشانده شده روی کربن فعال و g 04/0 نانوذرات پالادیم نشانده شده روی کربن فعال درpH 3 و 2 بعد از 22 و 26 دقیقه مخلوط کردن برای این دو میباشد. بیشترین ظرفیت جذبmg/g 286 وmg/g 6/126 برای این دو جاذب میباشد و فرآیند جذب از ایزوترم لانگمویر پیروی میکند. مدلهای سینتیکی شبه درجه دوم و نفوذ بین ذرهای با دادهها مطابقت دارند و نانوذرات پالادیم نشانده شده روی کربن فعال جاذب بهتری است، زیرا ایمن و سازگار با محیط زیست میباشد؛ ولی نانوذرات نیکل- روی سولفید نشانده شده روی کربن فعال سمی و مخرب محیط زیست است (احمدی و همکاران، 2015).
· زائدات تنه درخت آناناس
چان33 و همکارانش، از زائدات تنه درخت آناناس برای حذف رنگ کنگورد استفاده کردند. جهت بررسی اثر مقدار اولیه رنگ، آزمایشات در محدوده غلظتی mg/g 200 -50 انجام شد. با افزایش غلظت جاذب، درصد جذب رنگ روی زائدات تنه درخت آناناس افزایش مییابد و مقدار بهینه برای آن g 03/0 میباشد. در بررسی اثر pH بر روی فرآیند جذب، pH بهینه، 4= pH میباشد. پارامترهای ترمودینامیکی مورد مطالعه انرژی آزاد گیبس و آنتالپی میباشد. تغییرات انرژی آزاد گیبس در این جا مثبت است و این نشان میدهد که واکنش خودبهخودی نیست. مقدار منفی تغییرات آنتالپی هم نشاندهنده گرمازا بودن واکنش است. ایزوترم جذب لانگمویر برای این فرآیند، بهترین توصیف را دارد و مدل سینتیکی مناسب آن هم مدل شبه مرتبه دوم میباشد. بیشترین ظرفیت جذب رنگ کنگورد mg/g 966/11 است (چان و همکاران، 2016).
· نانوکمپوزیت اصلاح شده صمغ زانتان/ سیلیکا
گورای34 و همکارانش، نانوکمپوزیت اصلاح شده صمغ زانتان35/ سیلیکا را برای حذف رنگ کنگورد استفاده کردند. بررسیها نشان میدهد که 4 = pH بیشترین جذب رنگ را داشته است و غلظت رنگ اولیه بهینه mg/L 100 در دمای k 318 میباشد. مقدار جاذب رنگ mg 50 بر ml 25، مقدار جاذب بهینه میباشد و زمان بهینه حذف رنگ min 150 میباشد. ایزوترم لانگمویر برای این فرآیند بهترین توصیف را دارد و جذب از مدل سینتیکی شبه درجه دوم و نفوذ بین ذرهای پیروی میکند. مطالعات ترمودینامیکی نشان میدهد که فرآیند جذب گرماگیر است و مقدار منفی تغییرات انرژی آزاد گیبس گویای این است که واکنش خودبهخودی است. تغییرات مثبت آنتروپی نشان میدهد که درجه آزادی بالایی در بر همکنشهای جامد و مایع در مدت جذب مولکولهای رنگ روی مکانهای فعال جاذب میباشد. مقدار بیشینه ظرفیت جذب رنگ mg/g 205/209 و راندمان حذف رنگ ٪37/96 است (گورای و همکاران، 2013).
· هسته زردآلو
عباس36 و تراری37، برای حذف رنگ کنگورد از هسته زردآلو استفاده کردند. در بررسیها مشخص شد که سایز ذرات روی جذب رنگ اثر بهسزایی دارد و ذرات کوچکتر Mm 800 -315، بیشترین راندمان جذب را دارند. سرعت همزدن نمونه هرقدر بیشتر باشد جذب نیز، بیشتر میشود و سرعت بهینه فرآیند جذب، rpm 300 میباشد. ظرفیت جذب رنگ با افزایش زمان بیشتر میشود و بعد از 40 دقیقه به بیشترین مقدار خود می‌رسد. برای بررسی اثرpH روی جذب رنگ کنگورد، آزمایشات در گستره pH برابر با 14 -2 انجام شد و pH بهینه، معادل 13 pH= بهدست آمد. در میان ایزوترمهای جذب، ایزوترم لانگمویر و دبینین- رادوشکوویچ فرآیند جذب را بهتر تشریح میکند و مدل سینتیکی شبه درجه دوم تطابق بهتری را نشان میدهد. بیشترین ظرفیت جذب رنگ کنگورد mg/g 85/32 در C° 25 میباشد. بررسیهای ترمودینامیک نشان میدهد که فرآیند جذب، خودبهخودی و گرماگیر است. تغییرات آنتروپی مثبت بیانگر افزایش بینظمی در مدت جذب رنگ کنگورد روی هسته زردآلو میباشد (عباس و تراری، 2015).
· نانوذرات مغناطیسی کلسیم فریت
آن38 و همکارانش، از نانوذرات مغناطیسی کلسیم فریت39 برای حذف رنگ کنگورد استفاده کردند. اثر زمان روی حذف رنگ با بررسی سرعت حذف مشخص میشود. حدود ٪7/90 از رنگ کنگورد در min 5 اولیه حذف شده و تدریجاً سرعت جذب رنگ افزایش مییابد. اثر غلظت اولیه رنگ در محدودهmg/L 120-10 در k 298 بررسی شد و در غلظت پایینتر سرعت نفوذ رنگ به جاذب بیشتر میشود. تأثیر مقدار جاذب، بر روی حذف رنگ کنگورد در محدوده mg 100- 5/0 بررسی شد و در mg 50 راندمان حذف ٪95 بهدست آمد و pH بهینه نیز 5 pH= میباشد. نتایج بررسیها نشان داد که فرآیند جذب گرمازا است و از ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ پیروی میکند. مدلهای سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم با نتایج بهدست آمده تطابق بیشتری دارد. بیشینه ظرفیت جذب رنگ 933/40 mg/g میباشد و راندمان جذب رنگ ٪1/96 بهدست آمد (آن و همکاران، 2014).
بحث و نتیجهگیری
● رنگ اسیدی کنگورد، رنگی سمی و جهشزا و سرطانزا است. از این رو حذف آن از منابع آبی امری ضروری میباشد. از بین تمام روشهای حذف آلاینده، روش جذب سطحی مناسب‌ترین روش است و علت آن سادگی روش، راندمان بالا و هزینه کم میباشد.
● پارامترهای مورد مطالعه مشترک برای بررسی حذف رنگ توسط جاذبها pH، زمان تماس، غلظت اولیه رنگ، مقدار جاذب و دما میباشد.
● دستگاههایی که اطلاعات توسط آنها شناسایی شد: میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM ، پراش پرتو ایکس XRD، اسپکتروسکوپی FTIR، میکروسکوپ الکترونی انتقالی TEM، میکروسکوپ الکترونی پویش نشر زمینهFE - SEMو پرتوافکنی X - Ray میباشد.
● کمترین ظرفیت جذب مربوط به زائدات درخت نارگیل mg/g 966/11 و بیشترین ظرفیت جذب مربوط به کورستین mg/g 35/427 در دمای C° 25 میباشد.
● گستره pH بهینه از pH بهینه مربوط به نانوذرات پالادیم نشانده شده روی کربن فعال که کمترین pH بهینه و برابر با 2 است تا pH بهینه مربوط به جاذب هسته زردآلو که بیشترین pH بهینه و برابر با 13 است، میباشد.
● بررسی ترمودینامیکی جذب رنگ کنگورد روی جاذبهای مختلف، نشان داد که در بیشتر مواقع فرآیند جذب، فرآیندی خودبهخودی و گرماده است.
● جهت محاسبه ظرفیت جذب جاذبها، از ایزوترمهای جذب استفاده میکنند و تقریباً در همه موارد مشاهده شده، ایزوترم لانگمویر بهترین توصیف را دارد و دادههای سینتیکی از مدل سینتیکی شبه درجه دوم به منظور جذب رنگ کنگورد استفاده میکنند.
منابع
الماسیفر، د، جلالی، م، مطالعه برهمکنش رنگ دانههای آنیونی با سیستم مزوپر: بر جذب و کاربرد، نشریه پژوهشهای شیمی کاربردی، 1388، سال چهارم، شماره 13.
خرمآبادی، ش، درویشی، ق، چشمه سلطانی، ر، جرقی، س، جذب سطحی کادمیم توسط لجن مازاد فرآیند لجن فعال فاضلاب شهری، فصلنامه علمی پژوهشی آب و فاضلاب، 1388، شماره اول.
Gupta, V. K, Suhas, Journal of Enviromental Management. 2009, 90, 2323- 2342.
Rengaraj, S, Moona, S. H, Sivabalan, R, Arabindoo, B, Murugesan, V. Removal of phenol from aqueous solution and resin manufacturing industry wastewater using an agricultural waste: rubber seed coat, journal of Hazardous. 2002, 89, 185- 196.
Nurmi, J. T, Tratnyek, P. G, Sarathy, V, Baer, D. R, Amonette, J. E, Pecher, K, Wang, C, linehan, J. C, Matson, D. W, Penn, R. I, Driessen, M. C. Characterization and properties of metallic iron nanoparties: Spectroscopy, electrochemistry and kinetics, Journal of Enviromental science technology, 2005, 39, 1221- 1230.
Gautam, R, Rawat, V, Banerjee, S, Sanroman, M, Soni, S, Singh, S, Chattopadhyaya, M. Synthesis of bimetallic Fe-Zn nanoparticles and its application toward adsorptive removal of carcinogentic dye malachite green and cogored in water, Journal of Molecular Liquids, 2015, 212, 227- 236.
Satheesh, R, Vignesh, K, Rajarajan, M, Suganthi, A, Sreekantan, S, Kang, M, Kwank, B. Removal of congored from water using quercetin modified α- Fe2O3 nanoparticles as effective nanoadsorbent, Journal of Materials Chemistry and Physics, 2016, 180, 53- 65.
Bhattacharra, R, Ray, S. Removal of congored and methyl violet from water using nanoclay filled composite hydrogels of poly acrylic acid and polyethylene golycol, Journal of Chemical Engineering, 2015, 260, 269-283.
Seyahmazegi, E, Rezaei, R, Razmi, H. Multiwall carbon nanotubes decorated on calcined eggshell waste as a novel nano- sorbent: Application for anionic dye congored removal, Journal of Chemical Engineering Research and Design, 2016, 109, 824-834.
Vartooni, A, Nasrollahzadeh, M, Alizade, M. Green synthesis of seashell supported silver nanoparticles using bunium persicum seeds extract: Application of the particles for catalytic, Journal of colloid and interface science, 2016, 470, 268-275.
Ahmadi, K. Ghaedi, M, Ansari, A. Comparison of nickel doped zinc sulfide and palladium nanoparticle loaded on activated carbon as efficient adsorbents for kinetic and equillibrium study of removal of congored dye, Journal of Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2015, 136, 1441- 1449.
Chan, S, Tan, Y, Abdullah, A, Ong, S. Equillibrium, Kinetic and Thermodynamic studies of a new potential biosorbent for the removal of basic blue 3 and congored dyes: pineapple (ananas comosus) plant stem, Journal of the chemical engineers, 2016, 61, 306- 315.
Ghorai, S, Sarkar, A, Panda, A. B, Pal, S. Effective removal of congored dye from aqueous solution using modified xanthan gum/silica hybrid nanocomposite as adsorbent, Journal of Bioresource Technology, 2013, 144, 485-491.
Abbas, M, Trari, M. Kinetic, Equillbrium and Thermodynamic study on the removal of cogored from aqueos solution by adsorption onto apricot stone, Journal of Process Safety And Environment Protection, 2015, 98, 424- 436.
An, S, Liu, X, Yang, L, Zhang, L. Enhancement removal of crystal violet dye using magnetic calcium ferrite nanoparticle: Study in single- and binary-solute system, Journal of Chemical Engineering Research and Design, 2014, 94, 726-735.
پژوهش و فناوری محیط زیست، دوره چهارم، شماره شش، پاییز و زمستان 98 55
[1] . Gupta
[2] . Suhas
[3] 3. Congo Red
[4] 4. Benzidinediazo- bis-1- naphtylamine- 4- sulfonicacid
[5] 5. Azo
[6] 6. Carbon Active
[7] . Rengaraj
[8] . Nurmi
[9] 9. Langmuir
[10] 10. Freundlich
[11] 11. Temkin
[12] 12. Dubinine- Radushkevich
[13] 1. Adsorption
[14] 2. Dye
[15] 3. Gautam
[16] 4. Fe-Zn
[17] 5. satheesh
[18] 6. α-Fe2O3
[19] 7. Bhattacharyya
[20] . Ray
[21] 9. Clay
[22] 10. Poly acrylic acid
[23] 11. Polyethylen glycol
[24] 1. Seyahmazegi
[25] 2. Multiwall carbon nanotubes
[26] 3. Elovich
[27] 4. Intraparticle diffusion
[28] 5. Vartooni
[29] 6. Bunium Persicum
[30] 7. Ahmadi
[31] 8. Nickel doped zinc sulfid
[32] 9. palladium loaded on activated carbon
[33] 10. Chan
[34] 1. Ghorai
[35] 2. Xanthan gum
[36] 3. Abbas
[37] . Trari
[38] 5. An
[39] 6. CaFe2O4
