سنتز كامپوزيت كيتوزان- گرافن اكسايد و ارزيابي كارايي آن در حذف دي‌آليل فتالات و دي‌اتيل فتالات از فاضلاب سنتتيك: مطالعه سينتيك، ايزوترم و ترموديناميك

Efficiency Evaluation of Chitosan-graphene Oxide Composite in Diethyl Phthalate and Diallyl Phthalate Removal from Synthetic Wastewater: A Kinetic, Isotherm, and Thermodynamic Analysis

سابقه و هدف: استرهاي اسيد فتاليك آلاينده‌هاي نو پديد و خطرناكي هستند كه سبب ايجاد اختلالات غدد درون‌ريز و سرطان مي‌شوند. فاضلاب صنايع يكي از محيط‌هايي مي‌باشد كه مقادير زيادي از اين آلاينده‌ها در آن شناسايي شده است. با توجه به كاربرد روش‌هاي جذب سطحي در تصفيه فاضلاب صنايع، اين مطالعه با هدف سنتز كامپوزيت كيتوزان- گرافن اكسايد و ارزيابي كارايي آن در حذف دو استر از خانواده استرهاي اسيد فتاليك به نامهاي دي‌اتيل فتالات و دي‌آليل فتالات از فاضلاب سنتتيك انجام شد. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه، سنتز گرافن اكسايد به‌وسيله روش اصلاح‌شده Hummers صورت گرفت. ويژگي‌هاي جاذب با استفاده از تكنيك‌هاي SEM (Scanning Electron Microscopy) و (XRD (Diffraction X-ray آناليز شدند. تأثير پارامترهايpH ، زمان تماس (دقيقه)، ميزان جاذب (گرم بر ليتر) و غلظت استرها (ميلي‌گرم بر ليتر) بر بازده جذب مورد سنجش قرار گرفتند. سپس، معادلات ايزوترم، سينتيك و ترموديناميك جذب مورد بررسي قرار گرفتند. يافته‌ها: بالاترين بازده جذب در 4 pH=، زمان تماس 180 دقيقه، ميزان جاذب g/L 0/3 و غلظت mg/l 15 براي دي‌آليل فتالات به ميزان 99 درصد و براي دي‌اتيل فتالات به ميزان 96 درصد مشاهده شد. بررسي روابط ايزوترم جذب نشان داد كه فرآيند جذب از دو مدل فروندليچ (Freundlich) و لانگموير (Langmuir) و (96/0 R2>) تبعيت مي‌كند. سينتيك واكنش براي دي‌آليل فتالات با ضريب همبستگي 9962/0 R2= و دي‌اتيل فتالات با ضريب همبستگي 9954/0R2= از مدل شبه درجه دوم پيروي مي‌كند. در بررسي ترموديناميك، واكنش مقادير مثبت براي پارامتر ΔH˚، نشان‌دهنده واگيربودن و مقادير منفي ΔG˚ نمايانگر خودبه‌خودي‌بودن واكنش است. استنتاج: كامپوزيت كيتوزان- گرافن اكسايد توانايي جذب مؤثر دي‌آليل فتالات و دي‌اتيل فتالات را دارد و مي‌تواند به‌عنوان يك روش مؤثر و كارآمد به‌منظور تصفيه فاضلاب‌هاي صنايع مربوطه استفاده شود.

Background and purpose: Over the last few years, phthalic acid esters (PAEs) have attracted great attention due to their extensive production and use. These compounds are not only associated with endocrine disruption and cancer, but also considered as emerging and hazardous pollutants. Large amounts of PAEs are detected in industrial wastewaters. Due to the widespread use of adsorption method in industrial wastewater treatment, this study aimed to synthesize chitosane-graphene oxide composite and use it in diethyl phthalate (DEP) and diallyle phthalate (DAP) removal from industrial wastewater. Materials and methods: For the purpose of the study, Hummer’s method was used with some modifications to prepare graphene oxide synthesis. Adsorbent characteristics were analyzed using SEM and XRD techniques. The effect of pH, contact time, adsorbent dose, and concentrations of DEP and DAP was determined. Subsequently, the isotherm, kinetic, and thermodynamic equations of adsorption were investigated based on optimum conditions. Results: According to the results, the highest removal efficiency rates for DEP and DAP were 96% and 99%, respectively, which were observed in pH=4, contact time of 180 min, 0.3 g/L of adsorbent dose, and 15 mg/L initial concentration of PAEs. Isotherm and kinetic studies also showed that adsorption process of PAEs followed the Langmuir and Freundlich models (R2>0.96) and pseudo-second order model kinetics (R2>0.99), respectively. In evaluating the thermodynamic reaction, the positive values of ΔH˚ and negative values of ΔS˚ illustrated that the reactions were endothermic and spontaneous, respectively. Conclusion: Chitosan-graphene oxide composite is capable of removing DEP and DAP effectively and can be used as an efficient adsorbent for the related industrial wastewater treatment.