بررسي كارايي كربن فعال پوشش داده شده با نانوذرات ZnO تهيه شده به روش سنتز سبز در حذف هيوميك اسيد از محلول هاي آبي: مطالعه سينتيك و ايزوترم

زمينه و هدف وجود مواد آلي طبيعي در منابع آبي مشكلات عديده اي به ويژه در فرايند تصفيه متداول آب ايجاد مي‫كند. اين تركيبات ايجاد طعم ناخوشايند و رنگ در آب نموده و جزء مهمترين پيش‫سازهاي محصولات جانبي گندزدايي آب بشمار مي روند. اين تحقيق جهت بررسي كارايي كربن فعال (AC) و كربن فعال پوشش داده شده با نانوذرات ZnO (AC-ZnO) براي حذف هيوميك اسيد (HA) از محلول هاي آبي انجام گرفت. روش كار در اين پژوهش تجربي، حذف HA از محلول هاي آبي بر روي AC و AC-ZnO به عنوان تابعي از pH، زمان تماس، غلظت HA و دوز جاذب به صورت ناپيوسته مورد مطالعه قرار گرفت. ساختار جاذب ها و مرفولوژي آن ها توسط آناليزهاي FTIR، SEM، XRD و pHpzc مورد بررسي قرار گرفت. جذب HA با استفاده از روش اسپكتروفتومتر در طول موج 245 نانومتر صورت گرفت. ايزوترم جذب با استفاده از مدل هاي لانگموير و فروندليچ و سينتيك جذب از طريق بررسي مدل هاي شبه درجه يك و دو تعيين شد. يافته ها راندمان حذف HA با دوز جاذب رابطه مستقيم و با pH و غلظت HA رابطه عكس داشت. ميزان بهينه حذف HA در دوز AC و AC-ZnO 1/6 گرم در ليتر، غلظت HA 50 ميلي گرم در ليتر و زمان تماس 40 دقيقه به ترتيب 82/44 و 96/26 درصد رسيد. نتيجه گيري ميزان حذف توسط AC-ZnO به طور قابل توجهي بالا بود كه نشان دهنده نقش موثر تثبيت نانوذرات بر كربن فعال مي باشد. در نتيجه با استفاده از تثبيت نانوذرات بر روي كربن فعال به عنوان يك جاذب موثر و راندمان بسيار بالا مي توان به عنوان يك جايگزين مناسب براي حذف هيوميك اسيد مورد استفاده قرارداد.

Background & objective: The presence of natural organic matter in water sources creates various problems, especially in common water treatment process. These compounds cause unfavorable taste and odor in water and are among the most important precursors of water disinfection by-products. This study was carried out to evaluate the efficiency of activated carbon (AC) and activated carbon modified with ZnO nanoparticles (AC-ZnO) in removal of humic acid (HA) from aqueous solutions. Methods: In the present experimental study, the removal of HA with AC or AC-ZnO was discontinuously studied as a function of pH, contact time, HA concentration, and absorbent dose. The structure of absorbents and their morphology were investigated by FTIR, SEM, XRD and pHpzc techniques. The HA was measured using spectrophotometer at the wavelength of 245 nm. Absorption isotherm was determined by using Langmuir and Froundlich models and absorption kinetics by pseudo-first and pseudo second-order models. Results: The efficiency of removing HA had a direct relationship with absorbent dose and inverse relationship with pH and HA concentrations. The optimal removal rate of HA for 1.6 g/L dose of AC or AC-ZnO were reached to 82.44 % and 96/26%, respectively, in HA concentration of 50 mg/L and contact time of 40 minutes Conclusion: The removal rate was considerably higher for AC-ZnO than AC, which indicates the effective role of nanoparticulate stabilization on activated carbon. As a result, the method of nanoparticulate stabilization on activated carbon can provide an effective and very efficient adsorbent and appropriate alternative to remove humic acid from aqueous media.