سنتز و ارزيابي كارايي نانو كامپوزيت مغناطيسي كربن فعال-آهن صفر/ نقره(PAC-Feo/Ag) در حذف فنل از محيط آبي

Synthesis and efficiency evaluation of magnetic nanocomposite of activated carbon- zero valent iron/silver (PAC-Feº/Ag) in phenol removal from aqueous solution

زمینه و هدف: فنل یكی از آلاینده های دارای اولویت است كه از طریق صنایع چرم‌سازی، رنگ‌سازی، رزین‌سازی و داروسازی تولید شده و پس از ورود به محیط زیست سبب آلودگی آب های زیر زمینی می‌‌شود. از این‌رو استفاده از یك روش مناسب جهت حذف آن امری ضروری است. هدف از این مطالعه سنتز و ارزیابی كارایی نانوكامپوزیت مغناطیسی كربن فعال-آهن صفر/ نقره (PAC-Feo/Ag) در حذف فنل از محیط های آبی است. روش بررسی: در این مطالعه به ترتیب از روش احیاء برای تبدیل آهن دو ظرفیتی به آهن صفر و روش هم ترسیبی برای نشاندن آهن بر روی كربن فعال استفاده شد. از اختلاط سریع همراه با دمای بالا نیز برای نشاندن نقره روی نانو ذرات آهن صفر استفاده گردید. ویژگی جاذب با تكنیك‌های SEM، TEM و XRD مورد آنالیز قرار گرفت. سپس تاثیر تغییرات pH، زمان تماس، دور همزن، دما و غلظت های مختلف جاذب و فنل به روش یك فاكتور در زمان، بررسی و بهینه سازی شدند. ایزوترم و سینتیك واكنش نیز تعیین شد. یافته‌ها: نتایج نشان می دهد PAC-Feo/Ag دارای ساختاری مكعبی شكل، درهم تنیده و دارای قطری در محدوده 40 تا nm 100 است.pH برابر با 3، زمان تماسmin 90، دور همزن rpm 200 و میزان جاذب g/L 1 نیز به عنوان شرایط بهینه برای حذف فنل به دست آمدند. بررسی روابط ایزوترم و سینتیك نشان داد كه داده های تجربی فرایند جذب فنل بر روی PAC-Feo/Ag، به ترتیب با مدل لانگمویر (R2>0/9690/965) همبستگی دارند. نتیجه‌گیری: در شرایط بهینه، جاذب اصلاح شده با آهن صفر و نقره با حداكثر راندمان 97%، توانایی جذب سریع و موثری در حذف فنل داشته و به دلیل خاصیت مغناطیسی به سادگی توسط آهنربا از نمونه محلول جداسازی می شود.

Background and Objectives: Phenol is one of priority pollutants produced through leather, paint, resin, and pharmaceutical industries and it can contaminate groundwater after entering to the environment. Hence, it is necessary to use a suitable method for its removal. The aim of this study was synthesize and efficiency evaluation of magnetic nanocomposite of activated carbon powder-zero valent iron/silver (PAC-Feo/Ag) in the removal of phenol from aqueous solution. Material & Methods: Reduction method was used for converting bivalent iron to zero valent iron and co-precipitation method for depositing of iron on activated carbon. For coating silver on nano zero valent iron, rapid mixing at high temperature was used. The adsorbent was characterized using SEM, TEM, and XRD techniques. Then, the impact of pH, contact time, agitation speed, temperature, adsorbent, and initial phenol concentration were evaluated and optimized by one factor at the time method. Reaction kinetics and isotherms were also determined. Results: It was found that PAC-Feo/Ag has cubic and intertwined structure and has a diameter in the range from 40 to 100 nm. The optimum conditions for phenol removal by PAC-Feo/Ag were as pH=3, 90 min contact time, 200 rpm agitating speed and adsorbent concentration equal to 1 g/l. Isotherm and kinetic equations showed that the experimental data of phenol adsorption onto PAC-Feo/Ag are correlated to the Langmuir (R2>0.969) and pseudo-second order (R2<0.965) models, respectively. Conclusion: Under optimum conditions, modified adsorbent by zero valent iron and silver with maximum efficiency of 97% has quickly and effectively ability in removal of phenol and it can be easily separated from the solution sample by magnet because of its magnetic properties.