بررسی ایزوترم و سینتیک جذب رنگ‌زای متیلن آبی به‌روش غیرخطی با استفاده از نانوکامپوزیت TRAC/ZnO در سیستم ناپیوسته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

پساب‌های صنعتی معمولاً، یکی از عمده‌ترین صنایع آلاینده محیط‌زیست به شمار می‌روند. تخلیه فاضلاب‌های رنگی صنایع در آب‌های پذیرنده منجر به بروز پدیده اتریفیکاسیون یون و ازنظر بهداشتی دارای خاصیت سرطان‌زایی و جهش‌زایی می‌باشد. لذا هدف از این تحقیق بررسی حذف رنگ متیلن آبی از محیط‌های آبی با استفاده از نانوکامپوزیت کربن فعال حاصل از پسماند توتون و نانو اکسید روی (TRAC/ZnO) می‌باشد. این تحقیق یک نوع مطالعه تجربی- آزمایشگاهی بود. در این مطالعه تأثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد جاذب بررسی شد و ایزوترم‌ها و سینتیک‌های جذب به‌صورت غیرخطی تعیین شد و غلظت رنگ به‌روش اسپکتروفتومتری در طول‌موج 664 نانومتر اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان تماس، دوز جاذب و pH، میزان حذف افزایش خواهد یافت ولی با افزایش غلظت رنگ میزان حذف کاهش می‌یابد. بالاترین کارایی حذف برای غلظت اولیه 50 میلی‌گرم بر لیتر، pH برابر با 10، زمان فراصوت دهی 8 دقیقه و دوز جاذب 05/0 گرم بر لیتر به دست آمد. حذف رنگ با استفاده از نانوکامپوزیت TRAC/ZnO از ایزوترم فروندلیچ (99/0=R2) و سینتیک شبه مرتبه دوم (92/0= R2) تبعیت می‌کند. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت TRAC/ZnO به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای قادر به حذف رنگ‌زای متیلن آبی در مدت‌زمان کم از محلول‌های آبی می‌باشد؛ بنابراین به‌عنوان یک جاذب مؤثر می‌تواند جهت حذف مواد رنگی مورداستفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Santhi, T., Manonmani, S., Vasantha, V.S. and Chang, Y.T., 2016. A new alternative adsorbent for the removal of cationic dyes from aqueous solution. Arabian Journal of Chemistry, 9: 466-474.
[2] Malik, R., Ramteke, D.S. and Wate, S.R., 2007. Adsorption of malachite green on groundnut shell waste based powdered activated carbon. Waste Management, 27: 1129–1138.
[3] Kasiri, M. and Khataee, A., 2012. Removal of organic dyes by UV/H2O2 process: modelling and optimization. Environmental Technology, 33: 1417-1425.
[4] Adegoke, K.A. and Bello, O.S., 2015. Dye sequestration using agricultural wastes as adsorbents. Water Resources and Industry, 12(2): 8-24.
[5] Song, J., Zou, W., Bian, Y., Su, F. and Han, R., 2011. Adsorption characteristics of methylene blue by peanut husk in batch and column modes. Desalination, 265(1):119-125.
[6] Kadirvelu, K., Karthika, C., Vennilamani, N. and Pattabhi, S., 2005. Activated carbon from industrial solid waste as an adsorbent for the removal of Rhodamine-B from aqueous solution: Kinetic and equilibrium studies. Chemosphere, 60(8): 1009-1017.
[7] Ghaedi, M., Ghayedi, M., Kokhdan, S.N., Sahraei, R. and Daneshfar, A., 2013. Palladium, silver, and zinc oxide nanoparticles loaded on activated carbon as adsorbent for removal of bromophenol red from aqueous solution. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 19(4): 1209-1217.
[8] Changsuphan, A., Wahab, M.I. and Kim Oanh, N.T., 2012. Removal of benzene by ZnO nanoparticles coated on porous adsorbents in presence of ozone and UV. Chemical Engineering Journal, 181: 215–221.
[9] Mousavi, S.A., Khashij, M. and Shahbazi, P., 2016. Adsorption Isotherm Study and Factor Affected on Methylene Blue Decolorization using Activated Carbon Powder Prepared Grapevine Leaf. Safety promotion and injury prevention, 3(4): 249-256.
[10] Nourmoradi, H. and Noorimotlagh, Z., 2015. Investigation on the Efficacy of Activated Carbon Modified with Zinc Oxide Nanoparticles to Remove Methylene Blue Dye from Synthetic Wastewater: Kinetic and Isotherm Study. Health System Research, 11(2): 382-397.
[11] Daoud, M., Benturki, O., Kecira, Z., Girods, P. and Donnot, A., 2017. Removal of reactive dye (BEZAKTIV Red S-MAX) from aqueous solution by adsorption onto activated carbons prepared from date palm rachis and jujube stones. Molecular Liquids, 243: 799-809.
[12] Yang, J. and Qiu, K., 2010. Preparation of activated carbons from walnut shells via vacuum chemical activation and their application for methylene blue removal. Chemical Engineering Journal, 169: 209-217
[13] Thommes, M., Kaneko, K., Neimark, A.V., Olivier, J.P., Rodrigues-Reinoso, F., Rouquerol, J. and Sing, K.S.W., 2015. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution. Pure and Applied Chemistry, 87: 1051-1069.
[14] Hu, Z., Guo, H., Srinivasan, M.P. and Yaming, N.A., 2003. A simple method for developing mesoporosity in activated carbon. Separation and Purification Technology, 31: 47-52.
[15] Crini, G., 2011. Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: a review. Bioresource Technology, 97(9): 1061-1085.
[16] Sivarajasekar, N. and Baskar, R., 2015. Biosorption of basic violet 10 onto activated Gossypium hi sutum seeds: Batch and fixed-bed column studies. Chinese Journal of Chemical Engineering, 23: 1610-1619.
[17] Bellir, K., Bouziane, I.S., Boutamine, Z., Lehocine, M.B. and Meniai, A.H., 2012. Sorption Study of a Basic Dye “Gentian Violet” from Aqueous Solutions Using Activated Bentonite. Energy Procedia, 18: 924-933.
[18] Meshko, V., Markovska, L., Mincheva, M. and Rodrigues, A.E., 2001. Adsorption of basic dyes on granular acivated carbon and natural zeolite. Water Research, 35(14): 3357-3366.
[19] Fernandes, A., Almeida, C., Menezes, C., Debacher, N.A. and Sierra, M., 2007. Removal of methylene blue from aqueous solution by peat. Hazardous Materials, 144(1-2): 412-419.
[20] Tang, S.C. and Lo, I.M., 2013. Magnetic nanoparticles: Essential factors for sustainable environmental applications. Water Research, 47(8): 2613-2632.
[21] Rahmani, AR., Norouzi, R., Samadi, M.T. and Afkhami, A., 2009. Hexavalent Chromium Removal from Aqueous Solution by Produced Iron Nanoparticles. International Journal of Hydrogen Energy, 1(2): 67-74.
[22] Afkhami, A. and Moosavi, R., 2010. Adsorptive removal of Congo red, a carcinogenic textile dye, from aqueous solutions by maghemite nanoparticles. Journal of Hazardous Materials, 174(1-3): 398 403.
[23] Langmuir, I., 1916. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Journal of the American Chemical Society, 38: 2221–2295.
[24] Freundlich, H.M.F., 1906. Over the adsorption in solution. The Journal of Physical Chemistry, 57: 385–470.
[25] Sharifi, S.H. and Shoja., 2018. Optimization of process variables by response surface methodology for methylene blue dye removal using Spruce sawdust/MgO nanobiocomposite. Journal of Water and Environmental Nanotechnology, 3(2): 157-172.
[26] Daoud, M., Benturki, O., Kecira, Z., Girods, P. and Donnot, A., 2017. Removal of reactive dye (BEZAKTIV Red S-MAX) from aqueous solution by adsorption onto activated carbons prepared from date palm rachis and jujube stones. Journal of Molecular Liquids, 243: 799–809.