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

احمد جنیدی جعفری، ahmad jonidi jafari professor, department of environmental health engineering, school of public health, iran university of medical sciences, tehran, iranاستاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران روشنک رضایی کلانتری، roshanak rezaei kalantary professor, department of environmental health engineering, school of public health, iran university of medical sciences, tehran, iranاستاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران علی اکبر بابایی، ali akbar babaei associate professor, department of environmental health engineering, school of public health, ahvaz jundishapur university of medical sciences, ahvaz, iranدانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، ایران محمد حیدری فارسانی، mohammad heydari farsani msc in environmental health engineering, school of health, ahvaz jundishapur university of medical sciences, ahvaz, iranدانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، ایران بابک کاکاوندی، babak kakavandi phd student in environmental health engineering, student research committee, school of health, ahvaz jundishapur university of medical sciences, ahvaz, iranاهواز: دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، دانشکده بهداشت

چکیده

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 5 (rb5) و راکتیو قرمز 120(rr120)) 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 3 و زمان تعادل 20 دقیقه، کارایی جذب با افزایش دما و مقدار جاذب مصرفی و کاهش غلظت اولیه ماده رنگزا، افزایش یافته است. مقدار 1 گرم در لیتر کامپوزیت به عنوان دوز بهینه جاذب انتخاب شد. حداکثر ظرفیت جذب برای rb5 و rr120 بر مبنای مدل ایزوترم لانگمیر به ترتیب معادل 6/192 و mg/g 7/188 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.