بررسي كارايي سيليكا آئروژل سنتز شده از سيليكات سديم در جذب فنل از محيط هاي آبي

Performance Evolution of Silica Aerogel Synthesized from Sodium Silicate in the Adsorption of Phenol from Aqueous Solutions

زمینه و هدف: فنل یك تركیب سمی و مقاوم در محیط زیست است. هدف از این مطالعه بررسی كارایی سیلیكا آئروژل سنتز شده از سیلیكات سدیم در جذب فنل از محیط­ های آبی بود. روش بررسی: سیلیكا آئروژل از سیلیكات سدیم به روش سل-ژل تهیه شد. تاثیر متغیر­های موثر نظیر زمان تماس، pH محلول، میزان جاذب و غلظت اولیه فنل بر كارایی جذب بررسی شد. ویژگی­ های سیلیكا آئروژل سنتز شده و تایید جذب فنل به ترتیب با آنالیز­های SEM، XRD و طیف­ های NMR، FTIR تعیین شد. داده ­های جذب با مدل ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ و سینتیك فرایند جذب با مدل­ های شبه درجه اول و شبه درجه دوم بررسی شد. یافته­ ها: نتایج نشان داد، افزایش pH اولیه محلول از 3 به 11 كارایی جذب فنل را افزایش می­ دهد، به طوری كه در غلظت اولیه mg/L 100 فنل و 0/5g جاذب بعد از 60min كارایی جذب، برای pH های 3 و 11 به ترتیب 84 و 96/4 % است. تصویر SEM و XRD از سیلیكا آئروژل سنتز شده، ایجاد ساختار متخلخل و غیر بلوری را تایید نمود. بعد از جذب فنل، طیف FTIR و NMR سیلیكا آئروژل ایجاد باند­های جدید به واسطه مولكول فنل در ساختار جاذب را تایید كرد. جذب فنل با مدل ایزوترم فروندلیچ و سینتیك شبه درجه دوم مطابقت داشت بر این اساس حداكثر ظرفیت جذب (qm) فنل 47/39mg/g بدست آمد. نتیجه­ گیری: سیلیكا آئروژل به عنوان یك جاذب سطحی به دلیل ویژگی­ های ساختاری و كاربردی خاص می­ تواند یك فرایند تصفیه نوید بخش برای جذب تركیبات سمی و مقاوم باشد.

Background and Objectives: Phenol is a toxic and persistent substance in the environment. The aim of this study was to evaluate the performance of silica aerogel synthesized using sodium silicate in the adsorption of phenol from aqueous solutions. Material and Method: Silica aerogel was prepared by Sol-Gel process. The influence of effective variables such contact time, initial pH of the solution, adsorbent dose, and initial phenol concentration on the adsorption efficiency was investigated. The characterization of prepared silica aerogel and confirmation of phenol adsorption was determined through SEM, XRD analysis and NMR, FTIR spectra respectively. The adsorption data was evaluated via Langmuir and Freundlich isotherms and pseudo-first and pseudo-second-order kinetics. Results: This research found that the phenol adsorption efficiency increased by increasing pH from 3 to 11, so that after 60 min, the absorption efficiency at the 100 mg/L initial phenol concentration and 0.5 g adsorbent obtained 84 and 96.4 % at pH 3 and 11, respectively. The SEM image and XRD patternof synthesized silica aerogel confirmed the creation of porous and amorphous structure. After the phenol absorption, the NMR and FTIR spectra of silica aerogel, confirmed the creation of new bands because of phenol molecule at the adsorbent structure. The absorption of phenol was compatible with Freundlich isotherm and pseudo-second-order kinetic. The maximum absorption capacity (qm) obtained was 47.39 mg/g. Conclusion: Silica aerogel as an adsorbent, due to special characteristics in the structure and usage, can be a promising treatment process for adsorption of toxic and persistent substances.