کاربرد گرافن اکسید مغناطیسی شده در حذف رنگ کاتیونی بنفش 16 از محلولهای آبی

خلاصه فارسی

مقدمه و هدف: کمبود آب یکی از چالش های جدی در سطح جهان به ویژه در سالهای اخیر است. افزایش تقاضا به دلیل رشد جمعیت، صنعتی شدن و شهر نشینی بحران تامین آب را تشدید کرده است. فاضلاب های رنگی در صنایع مختلفی از جمله صنایع نساجی، رنگرزی، صنایع داروسازی، صنایع غذایی، تولید مواد آرایشی و بهداشتی، کاغذسازی، چرم سازی و صنایعی از این قبیل تولید می شوند. تخلیه فاضلاب های رنگی در آب های پذیرنده منجر به بروز پدیده اوتریفیکاسیون و تداخل در اکولوژی آب های پذیرنده می شود و همچنین ساختار پیچیده، پایدار و مقاوم به تجزیه بیولوژیک رنگ ها باعث شده که آن ها جزء مواد سمی، سرطان زا و جهش زا محسوب شده و نیز می توانند باعث آلرژی، درماتیت و مشکلات پوستی شوند. روش‌های متنوعی برای حذف این ترکیبات وجود دارد ولی روش جذب سطحی دارای قابلیت بیشتری می‌باشد. در این تحقیق روش جذب سطحی برای حذف رنگ انتخاب گردید و از گرافن اکسید مغناطیسی شده به‌عنوان جاذب استفاده شد. مواد و روش‌ها: اين مطالعه بصورت تجربي و درمقياس آزمايشگاهي جهت تعيين کاربرد گرافن اکسید مغناطیسی شده در حذف رنگ کاتیونی بنفش 16و با توجه به تأثیر پارامترها مانندpH اولیه، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه رنگ از محلول های آبی بر اساس طراحي Box-Behnken انجام گرفت. ایزوترم (لانگمویر و فروندلیچ) و سینتیک جذب (شبه درجه ‌یک و دو) در غلظت‌های مختلف برای ارزیابی فرایند مورد بررسی قرار گرفت. ساختار و مرفولوژی کامپوزیت با استفاده از تکنیک¬های XRD، FTIR، SEM، VSM و BET مورد بررسی قرار گرفت . یافته‌ها: براساس نتايج به‌ دست‌ آمده ميزان حذف رنگ بنفش16با افزايش دوز جاذب، زمان تماس، و افزایشpH افزایش و با افزایش غلظت رنگ بنفش16کاهش یافت. همچنین مقادیر پارامترهای بهینه برای دستیابی به حداکثر بازده حذف رنگ، pH اولیه 7/5، مقدار جاذب 0/2گرم در لیتر، غلظت اولیه رنگزا 32/5 میلی گرم بر لیتر و زمان واکنش 60 دقیقه می باشد. بر اساس نتایج آنالیز واریانس مقادیر R2 و R2adjusted مدل به ترتیب0/97 و 0/98 می باشد که نشان دهنده تطابق خوب مقادیر آزمایشگاهی با مقادیر پیش بینی شده است همچنین مدل چند جمله درجه دوم (Quadratic) مناسب ترین مدل برای حذف رنگ کاتیونی بنفش 16 با استفاده از جاذب Fe3O4@GO می‌باشد. نتایج حاصل از مطالعه ‌ایزوترم و سینتیک جذب نشان داد که فرآیند جذب از ایزوترم لانگمویر (0/9816) و سینتیک شبه درجه دوم (0/9965) تبعیت می‌کند. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که فرایند جذب با استفاده از گرافن اکسید مغناطیسی شده کارایی بالایی در حذف رنگ کاتیونی بنفش 16 دارد. این جاذب می‌تواند در شرایط بهینه غلظت رنگ کاتیونی بنفش 16را به کمتر از 1 میلی‌گرم بر لیتر برساند بنابراین می‌توان برای حذف رنگ کاتیونی بنفش 16 از محلول های آبی استفاده کرد.

عنوان انگليسی

Adsorption of basic violet 16 from aqueous solutions by Magnetic graphene oxide.

خلاصه انگلیسی

Background and Objective: Dye wastewater from the textile manufacturing may show toxic or carcinogenic effects on organism when discharged into rivers and lakes changing their biological life. Therefore, in this study, the removal of basic violet 16 was investigated by a magnetite graphene oxide nanocomposites (Fe3O4@GO) optimizing by response surface methodology based on Box-Behnken method. Methods: Fe3O4@GO nanocomposite was prepared by a facile in situ co-precipitation strategy, resulting in a suitable composite for the application of graphene oxide in wastewater treatment. The structure and morphology of the Fe3O4 @GO adsorbent were investigated using XRD, FT-IR, SEM, BET and VSM techniques. Results: In the SEM images be observed that the Fe3O4 NPs are distributed between the GO sheets and empty spaces with large pores between GO sheets are visible, also the results of the FT-IR analysis showed that the largest group was carboxyl group. The various parameters in the process, such as pH, reaction time, adsorbent dose and initial concentration of dye, were evaluated. The proposed model (quadratic) with a high correlation coefficient (R2 =0.98) and (R2adj =0.97) was approved. Favorable removal of dye (efficiency: 95.03%.) was obtained under following conditions: the dye concentration of 62.5 mg L-1, the absorbance of 0.2 g L-1, the reaction time of 60 minutes and solution pH of 7.5. Conclusion: The results of the study of adsorption isotherms and kinetics showed that the adsorption process follows the Langmuir isotherm (R2: 0.98) and the pseudo-second-order kinetic (R2: 0.99) models. The present study showed that the Fe3O4 @GO adsorbent has high efficiency in removal of violet 16.

Document Downloads