بررسی حذف رنگدانه فنل رد با استفاده از نانوجاذب مگنتیت از محلول آبی

پساب صنعتی و آب آلوده به مواد شیمیایی در محیط زیست رها می شود 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 روش های حذف آلاینده های آلی از آب آلوده جذب سطحی است. هدف این پژوهش حذف رنگدانه فنل رد از محلول های آبی توسط نانوذرات مغناطیسی مگنتیت است.

نانوذرات مگنتیت از روش هم رسوبی و احیای هم زمان یون های 〖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 تکنیک های FTIR، SEM وXRD شناسایی شدند. برای سنجش غلظت طول موج جذب ماکزیمم فنل رد، دستگاه اسپکتروفوتومتر UV-VIS در محدوده طول موج 400 تا800 نانومتر مورد بررسی قرار گرفت که طول موج ماکزیمم فنل رد در 431 نانومتر تعیین گردید. جذب فنل رد بر روی نانوذره ی 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 فنل رد (20،10،5 و30 میلی گرم برلیتر)، pH اولیه (1، 4 ، 7 ،9 و 12)، زمان تماس (5 تا40 دقیقه) و فرایند واجذب نانوجاذب می باشد. مدل های ایزوترم جذب دو پارامتری لانگمویر، فروندلیچ وتمکین مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه داده های تجربی با مدل های سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ بین ذره ای مطالعه شد. اثر دما بر فرایند جذب سطحی، با بررسی ثابت های 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.

با افزایش و کاهش pH از 7 میزان حذف فنل رد افزایش می یابد. 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 فنل رد بر روی نانوجاذب می شود. جذب پس از 30 دقیقه به تعادل می رسد. بیشترین ظرفیت جذب در غلظت 30 میلی گرم بر لیتر از آلاینده در حضور 01/0گرم در میلی لیتر از جاذب و در دمای 20درجه سانتی گراد و در 7 pH = اتفاق می افتد. به دلیل گرماگیر بودن فرایند، افزایش دما مقدار جذب را افزایش می دهد. ایزوترم فروندلیچ مطابقت بهتری با داده های 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 ثابت های ترمودینامیکی ∆H0 و ∆S0 به ترتیب kj/mol 278/79 وj/(k∙mol) 389/284 می باشند. ∆H0 و ∆S0 مثبت به ترتیب نشان دهنده گرماگیر بودن فرایند جذب و افزایش بی نظمی در سطح مشترک مایع- جامد در طی جذب است. ∆G0 منفی نشان دهنده خود به خودی بودن فرایند جذب است.

نانوجاذب مگنتیت می تواند به عنوان یک جاذب مناسب در حذف آلاینده فنل رد از محلول های آبی و پساب های صنعتی قبل از رها سازی در محیط زیست استفاده شود.