مدل سازی و بهینه سازی فرایند جذب رنگ های راکتیو بر روی پودرکربن فعال اصلاح شده با نانوکریستال های مگنتیت

سابقه و هدف: برخی مشکلات نظیر هزینه بالای فیلتراسیون و سانتریفیوژ، ایجاد کدورت در پساب، استفاده از کربن فعال و بسیاری از جاذب های با سایز نانو را با محدودیت مواجه کرده است. مغناطیسی کردن جاذب ها با نانوکریستال های اکسید آهن راهکاری مفید برای رفع این مشکلات است. در مطالعه حاضر کربن فعال مغناطیسی با هدف جداسازی سریع و آسان از محلول سنتز شد و به عنوان جاذب در حذف رنگ های راکتیو (راکتیو بلک ۵ (RB۵) و راکتیو قرمز ۱۲۰(RR۱۲۰)) از محیط های آبی مورد استفاده قرار گرفت. مواد و روش ها: ویژگی های فیزیکی، سطحی و مغناطیسی جاذب با استفاده از تکنیک های ,EDX, TEM ,SEM ,XRD VSMو BET آنالیز شد. عملکرد جاذب در حذف مواد رنگزا در یک سیستم بسته با بررسی تاثیر پارامترهایی نظیر pH، زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت اولیه رنگ و دما مطالعه شد. به منظور مدل سازی فرایند جذب، داده های حاصل از آزمایشات با سه مدل ایزوترم لانگمیر، فروندلیچ و تمکین و دو مدل سینتیکی شبه درجه اول و دوم و همچنین معادلات ترمودینامیک آنالیز شدند. یافته ها: نتایج نشان داد که در pH بهینه برابر ۳ و زمان تعادل ۲۰ دقیقه، کارایی جذب با افزایش دما و مقدار جاذب مصرفی و کاهش غلظت اولیه ماده رنگزا، افزایش یافته است. مقدار ۱ گرم در لیتر کامپوزیت به عنوان دوز بهینه جاذب انتخاب شد. حداکثر ظرفیت جذب برای RB۵ و RR۱۲۰ بر مبنای مدل ایزوترم لانگمیر به ترتیب معادل ۶/۱۹۲ و mg/g ۷/۱۸۸ حاصل شد. فرایند جذب هر دو رنگ از مدل های لانگمیر و شبه درجه دوم  پیروی کرد. نتایج ترمودینامیک نشان داد که فرایند جذب هر دو ماده رنگزا طبیعتی اندوترمیک و خودبه خودی داشته اند. استنتاج: مطالعه حاضر نشان داد که کربن فعال مغناطیسی علاوه بر داشتن ویژگی هایی چون، جداسازی سریع و آسان، پتانسیل بالایی را برای جذب مواد رنگزا دارد.

Keywords:

adsorption , reactive dye , activated carbon , magnetic separation , iron nano-crystal , جذب , رنگ راکتیو , کربن فعال , جداسازی مغناطیسی , نانو کریستال آهن