مطالعه كاربرد نانولوله كربني پوشيده شده با آلومينا براي حذف هيدروكسي بنزن از محلول‌هاي آبي: جذب سطحي و تعيين پارامتر‌هايي تعادل و سينتيك

Study of application of alumina-coated carbon nanotube for removal of Hydroxy Benzene from aqueous solutions: Adsorption and determination of equilibrium and kinetics parameters

زمینه و هدف: فنل و تركیبات فنلی در فاضلاب صنایع جزء آلاینده های دارای تقدم هستند. هزینه بالا و كارایی پایین برخی از فرایندهای تصفیه متداول فاضلاب های صنعتی محدودیت هایی را بوجود آورده است. یكی از روش های مورد توجه فرایند جذب توسط نانولوله های كربنی به عنوان یك روش نوین است. این مطالعه با هدف بررسی كاربرد نانولوله كربنی چند جداره پوشیده شده با آلومینا در حذف فنل از محلول های آبی انجام شد. روش بررسی: این مطالعه در مقیاس آزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته انجام پذیرفت. نانولوله های كربنی چندجداره با اكسید آلومینیوم پوشش داده شد. مقادیر غلظت فنل با استفاده از اسپكتروفتومتر و از طریق روش رنگ‌سنجی اندازه‌گیری گردید. اثر تغییرات pH، دوز جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه فنل، دما و غلظت نمك های مختلف بر كارایی حذف بررسی گردید. سپس یافته های جذب توسط ایزوترم های لانگمویر و فروندلیچ و همچنین سینتیك جذب شرح داده شدند. یافته ها: نتایج نشان دادند كه با كاهش غلظت اولیه فنل، pH و همچنین افزایش دوز جاذب نانو لوله كربنی، دما و زمان تماس كارایی فرایند بطور چشمگیری افزایش یافت. به طوری‌كه حذف فنل از محلول در غلظت mg/L4، تحت شرایط اسیدی (3=pH)، دوز جاذب g/L 0/05، دمای 0C45 و زمان تماس min10 راندمان تا 98/86 درصد افزایش یافت. بررسی رگرسیون های ایزوترم حاكی از تبعیت فرایند از مدل لانگمویر و سنتیك جذب از نوع شبه درجه دوم است. نتیجه گیری: كارایی بالای 98 درصدی فرایند جذب در این مطالعه نشان داد كه نانولوله كربنی چند جداره پوشیده شده با آلومینا قابلیت خوبی در حذف فنل دارد و می‌تواند به عنوان یك روش پیشنهادی مناسب و نوین جهت حذف فنل و تركیبات آن از فاضلاب ها مورد استفاده قرار گیرد.

Background and Objective: Phenol and phenol derivatives in industrial wastewater are among the pollutants with priorities. The high cost and low efficiency of some routine treatment processes of industrial wastewater has limited their use. One of the new methods under consideration is, nowadays, adsorption using carbon nanotubes. This study was conducted in order to evaluate the application of alumina-coated multiwall carbon nanotubes in eliminating phenol from synthetic wastewater. Materials and Methods: This study was performed in laboratory at batch scale. Multi-wall carbon nanotubes were coated with Alumina. The concentration of phenol was determined by spectrophotometer through photometry. The effect of pH changes, dosage of adsorbent, contact time, the initial concentration of phenol, temperature, and the concentrations of different salts on the efficiency of absorption was evaluated. Then, the absorption results were described using the Langmuir and Freundlich isotherms and the synthetics of absorption. Results: It was found that absorption efficiency increased significantly by decreasing the initial concentration of phenol and pH and by increasing the carbon nanotube dosage, temperature, and contact time. On the other hand, the maximum elimination of phenol from the solution (98.86%) occurred at 4 mg/l phenol concentration, under acidic conditions (pH=3), at adsorbent dosage of 0.05 g/l, at temperature of 45°C, and contact time of 10 min. Evaluation of the regressions isotherms showed that the process follows the Langmuir model and second-degree synthetic absorption. Conclusion: The high efficacy (98%) of the adsorption process in this study showed that alumina-coated multiwall carbon nanotubes have a good capability in eliminating phenol and can be used as an appropriate and new method for eliminating phenol and its derivatives from wastewater.