كاربرد نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره در جذب رنگ راكتيو قرمز 198 از محلول‌هاي آبي

Application of Single-Walled Carbon Nanotubes in Reactive Red 198 dye adsorption from aqueous solutions

مقدمه: رنگ‌ها باعث مشكلات زيادي و يكي از منابع اصلي آلودگي محيط زيست هستند. بنابراين پساب‌هاي رنگي بايد قبل از تخليه، تصفيه شوند تا خطرات زيست‌محيطي كاهش يابد. يكي از پركاربردترين روش‌هاي حذف رنگ از پساب، فرايند جذب است. نانولوله‌ها، جاذب‌هاي جديد با كاربردهاي گسترده براي جذب انواع آلاينده‌ها مي‌باشند. هدف از اين مطالعه بررسي امكان‌سنجي استفاده از نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره به عنوان جاذب در فرآيند جذب رنگ راكتيو قرمز 198 از محلول‌هاي آبي مي‌باشد. روش‌ها: اين مطالعه تجربي به صورت ناپيوسته انجام شد و اثر پارامترهاي مختلف زمان تماس، شدت اختلاط، غلظت اوليه رنگ، pH و دوز نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره در حذف رنگ راكتيو قرمز 198بررسي شده است. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه زمان مناسب جهت دستيابي به حداكثر جذب رنگ و حالت تعادل، 3 ساعت مي‌باشد. با افزايش دوز جاذب از 1/0 به 9/0 گرم در ليتر راندمان حذف براي محلول رنگ راكتيو قرمز 198 با غلظت اوليه 25 ميلي‌گرم در ليتر از 8/91% به 100% افزايش مي‌يابد. هم‌چنين مشخص گرديد كه حداكثر ظرفيت جذب سطحي رنگ راكتيو قرمز 198 بر روي نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره 98/7 ميلي‌گرم بر گرم در شرايط اسيدي (4=pH) اتفاق افتاده است. با كاهش غلظت اوليه رنگ راكتيو قرمز 198 از 50 به 25 ميلي‌گرم در ليتر در 4= pHو زمان 3 ساعت راندمان حذف از 9/96% به 100% افزايش يافته است.. نتيجه‌گيري: نتايج اين مطالعه نشان داد كه سينتيك واكنش با معادله درجه اول كاذب قابل توصيف بوده و ايزوترم جذب از هر دو مدل فروندليچ و لانگموير تبعيت مي‌نمايد. به دليل اندازه كوچك، سطح مقطع زياد، شكل كريستالي و نظم شبكه‌اي منحصر به فرد و در نتيجه واكنش‌پذيري بسيار زياد و عملكرد قابل توجه نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره به عنوان جاذب جهت حذف رنگ راكتيو قرمز 198 مي تواند موثر باشد.

Background: Colors make many problems and these are major sources of environmental pollution. Therefore, this wastewater should be treated before discharge to environment to reduce the environmental threats. Adsorption is one of the usual processes for color removal from wastewater. Nanotubes are new adsorbents with extend application for adsorption of different compounds. Aim of this study was survey on feasibility of single-walled carbon Nanotubes as adsorbent to reactive red 198 dye adsorption from aqueous solutions. Methods: This study was done in a batch reactor. The effects of various parameters such as contact time mixing intensity, initial dye concentration, pH and single-walled carbon Nanotubes dose on removal of Reactive Red 198 color was investigated. Findings: The results showed the optimal time for achieve to maximum adsorption and equilibrium is 3 hours. More increasing in adsorbent dose from 0.1 to 0.9 g, more increasing in dye removal efficiency from 91.8% to 100%. It was found that the maximum adsorption capacity of reactive red 198 on single-walled carbon nanotubes was 7.98 mg/gr and it was occurred in acidic condition (pH = 4). Decreasing in initial dye concentration from 50 to 25 mg/l in pH 4 and during 3 hours can cause increasing in removal efficiency from 9/96% to 100%. Conclusion: The results showed reaction kinetic was described by Pseudo-first order equation and adsorption isotherm was followed both Freundlich and Langmuir isotherm models. Due to the small size, high surface area, crystalline shape and unique regularity of the network, the reactivity of single-walled carbon Nanotubes is very high. Single-walled carbon nanotubes have impressive performance as adsorbents to removal of reactive red dye 198.