حذف رنگینه نارنجی متیل از محلول آبی با استفاده از زیست جاذب اصلاح شده با پلی آنیلین: مطالعات هم دما، سینتیک و ترمودینامیک

فرضیه: 

رنگینه نارنجی متیل از جمله رنگینه های استفاده شده در صنایع مختلف مانند چاپ و رنگرزی است. از آنجا که نارنجی متیل تحت تاثیر تصفیه زیستی معمولی نیست و به راحتی تجزیه نمی شود، رهاسازی پساب های دارای این ترکیب سمی به آب های محیطی اثرهای نامطلوبی بر زندگی انسان و بوم سازگان آبی دارد. بنابراین، حذف این رنگینه ها از پساب های مختلف موضوع ضروری است. از میان روش های رایج تصفیه آب، روش جذب سطحی به وسیله زیست جاذب ها روش ساده، کارآمد و ارزان قیمت به شمار می رود. در پژوهش حاضر، از پوست گردو اصلاح شده با نانوالیاف پلی آنیلین (PANI/WNS) برای حذف رنگینه نارنجی متیل استفاده شده است. این جاذب اصلاح شده به دلیل داشتن ویژگی های مطلوبی از جمله شکل شناسی مناسب و گروه های عاملی دارای بار مثبت، گزینه مناسبی برای حذف رنگینه های آنیونی است.

پوست گردو اصلاح شده با نانوالیاف پلی آنیلین (PANI/WNS) از واکنش پلیمرشدن آنیلین روی سطح ذرات پوست گردو تهیه و با روش های FTIR ،FE-SEM ،EDX ،BET و XRD مشخصه یابی شد. اثر پارامترهای فیزیکی و شیمیایی مختلف مانند pH اولیه، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه رنگینه بر مقدار حذف نارنجی متیل مطالعه و بهینه سازی شد. همچنین، پارامترهای ترمودینامیکی مانند ΔH،ΔS و ΔG نیز بررسی شد.

جاذب استفاده شده قابلیت خوبی برای حذف رنگینه نارنجی متیل در محیط اسیدی دارد. با بهینه سازی پارامترهای موثر بر فرایند جذب، بیشترین مقدار حذف نارنجی متیل در شرایط pH برابر 3، زمان تماس  140min، مقدار جاذب 0.35g/L  و غلظت اولیه  50mg/L به دست آمد. ارزیابی داده های آزمایشگاهی با مدل های مختلف هم دما نشان داد، بیشترین ضریب هم بستگی مربوط به مدل هم دمای Langmuir و برابر 0.9975 است که بیانگر تک لایه بودن فرایند جذب رنگینه است. همچنین، بیشینه ظرفیت جذب برای رنگینه نارنجی متیل 243.9mg/g  در دمای 25 درجه سلسیوس به دست آمد که در مقایسه با جاذب های مشابه گزارش شده مقدار شایان توجهی بوده و نشان دهنده قابلیت زیاد زیست جاذب اصلاحی مطالعه شده برای حذف رنگینه های آنیونی مانند نارنجی متیل است. افزون بر این، براساس نتایج حاصل از مطالعات سینتیکی، مدل شبه مرتبه دوم توصیف بهتری از داده های آزمایشگاهی نشان داد. مطالعات ترمودینامیک نیز نشان داد، جذب سطحی رنگینه فرایند مطلوب، خود به خود و گرماگیر است.