بررسي جذب رنگ بازيك بنفش 16 از محلول آبي توسط نانو كامپوزيت مغناطيسي كربن فعال- آهن صفر (PAC-Fe0) به روش سطح پاسخ: مطالعه ايزوترم و سينتيك

Evaluation of Basic Violet 16 Adsorption from Aqueous Solution by Magnetic Zero Valent Iron-activated Carbon Nanocomposite using Response Surface Method: Isotherm and Kinetic Studies

سابقه و هدف: افزايش فعاليت‌هاي صنعتي و به دنبال آن تخليه فاضلاب‌هاي تصفيه نشده حاوي رنگ به محيط‌هاي آبي مي‌تواند سبب ايجاد مشكلاتي هم‌چون كاهش قابليت نفوذ نور، ايجاد شرايط بي‌ هوازي، ايجاد آلرژي و سرطان شود. جذب سطحي به عنوان يكي از مؤثر و كارامدترين روش‌ها در حذف رنگ مطرح است، لذا هدف مطالعه حاضر مغناطيسي كردن كربن فعال پودري با آهن صفر ظرفيتي و استفاده از آن به عنوان جاذب براي حذف رنگ از محيط آبي مي‌باشد. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه از هم ترسيبي براي سنتز كربن فعال مغناطيسي شده با نانو ذرات آهن صفر ظرفيتي استفاده شد. ويژگي جاذب با تكنيك‌هاي SEM،TEM ،EDX ، XRD و VSM مورد آناليز قرار گرفت. اثر متغيرهاي مستقل از جمله زمان تماس، pH محلول، دما، دوز جاذب و غلظت رنگ زا بر عملكرد پاسخ (راندمان حذف رنگ بازيك بنفش) با روش سطح پاسخ بر مبناي طراحي باكس بنكن Box-Behnken مورد ارزيابي قرار گرفت. از آناليز واريانس (آنووا ANOVA)، به عنوان روش آماري آناليز پاسخ‌ها استفاده شد. يافته‌ها: pH معادل با 3، زمان تماس65 دقيقه، دوز جاذب gr/l2 و دماي C◦45 به عنوان شرايط بهينه براي حذف رنگ BV16 حاصل شد. بررسي ايزوترم و مدل‌هاي سينتيكي نشان داد كه داده‌هاي تجربي فرايند جذب رنگ بازيك بنفش با مدل لانگمير (R2>0.995) و شبه درجه دوم (R2>0.931) همبستگي دارند. استنتاج: در شرايط بهينه، كربن فعال مغناطيسي شده با آهن صفر، پتانسيل موثري را در حذف رنگ زا BV16 داشته و به دليل خاصيت مغناطيسي، جداسازي آن از محلول آبي ساده و سريع‌تر است.

Background and purpose: Increasing industrial activities and the subsequent discharge of untreated wastewater containing dye to aqueous environment can cause problems such as reducing the sun light penetration, creating anaerobic conditions, allergy and cancer. Adsorption is considered as one of the most efficient and effective methods for dye removal. The aim of this study was to magnetize the activated carbon with zero-valent iron and using it as an adsorbent for dye removal from aqueous solution. Materials and methods: In this study, co-precipitation method was used for synthesizing magnetic zero valent iron-activated carbon nanocomposite. Characteristics of absorbent were analyzed by SEM, TEM, EDX, XRD, and VSM techniques. We evaluated the effect of independent variables including contact time, solution pH, temperature, adsorbent dosage and the concentration of dyes on response performance (removal efficiency of Basic Violet dye) with response to surface methodology based on box-behnken design. ANOVA was applied to analyze the responses. Results: The optimum conditions for basic violet 16 dyes removal were obtained at pH= 3, contact time= 65 min, absorbent dose= 2 g/L and temperature= 45 C°. Investigating the isotherm and kinetic models showed that the experimental data were correlated with Langmuir adsorption isotherm model (R2>0.995) and pseudo-second order kinetic (R2>0.931). Conclusion: In optimal conditions, magnetic zero valent iron-activated carbon nanocomposite has the potential to remove violet 16 dyes. Also, its separation from the solution is more simple and faster due to its magnetism property.