بررسی حذف رنگدانه فنل رد با استفاده از نانوجاذب مگنتیت از محلول آبی

چکیده سابقه و هدف: پساب صنعتی و آب آلوده به مواد شیمیایی در محیط زیست رها می‌شود و در نتیجه آلودگی جذب خاک شده و با آلوده سازی منابع محدود موجود موجب تولید محصولات غیر سالم و مضر برای سلامتی خواهد شد. از بهترین روش‌های حذف آلاینده‌های آلی از آب آلوده جذب سطحی است. هدف این پژوهش حذف رنگدانه فنل‌رد از محلول‌های آبی توسط نانوذرات مغناطیسی مگنتیت است. مواد و روش‌ها: نانوذرات مگنتیت از روش هم‌رسوبی و احیای هم‌زمان یون‌های 〖Fe〗^(+3)/〖Fe〗^(+2) با نسبت 2 به 1 با محلول سود در محلول آبی و تحت جو نیتروژن سنتز شده و با استفاده از تکنیک‌های FTIR، SEM وXRD شناسایی شدند. برای سنجش غلظت طول موج جذب ماکزیمم فنل‌رد، دستگاه اسپکتروفوتومتر UV-VIS در محدوده طول موج 400 تا800 نانومتر مورد بررسی قرار گرفت که طول موج ماکزیمم فنل‌رد در 431 نانومتر تعیین گردید. جذب فنل‌رد بر روی نانوذره‌ی Fe3O4 در محیط ناپیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش شامل مقدارهای اولیه نانوذره (005/0، 01/0، 015/0 و 02/0 گرم)، غلظت اولیه فنل‌رد (20،10،5 و30 میلی گرم برلیتر)، pH اولیه (1، 4 ، 7 ،9 و 12)، زمان تماس (5 تا40 دقیقه) و فرایند واجذب نانوجاذب می‌باشد. مدل‌های ایزوترم جذب دو پارامتری لانگمویر، فروندلیچ وتمکین مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه‌ داده‌های تجربی با مدل‌های سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ بین ذره‌ای مطالعه شد. اثر دما بر فرایند جذب سطحی، با بررسی ثابت‌های ترمودینامیکی فرایند جذب سطحی شامل انرژی آزاد گیبس(∆G0)، تغییرآنتروپی(∆S0) و تغییر آنتالپی(∆H0) در دماهای 293، 300، 305 و310 درجه کلوین مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: با افزایش و کاهش pH از 7 میزان حذف فنل‌رد افزایش می‌یابد. افزایش جذب فنل رد در pHهای پایین و بالا نسبت به pH خنثی به دلیل تبدیل آلاینده به یون است که موجب افزایش میزان جذب آلاینده فنل‌رد بر روی نانوجاذب می‌شود. جذب پس از 30 دقیقه به تعادل می‌رسد. بیشترین ظرفیت جذب در غلظت 30 میلی‌گرم ‌بر ‌لیتر از آلاینده در حضور 01/0گرم در میلی‌لیتر از جاذب و در دمای 20درجه سانتی‌گراد و در 7 pH = اتفاق می‌افتد. به دلیل گرماگیر بودن فرایند، افزایش دما مقدار‌ جذب را افزایش می‌دهد. ایزوترم فروندلیچ مطابقت بهتری با داده‌های تجربی دارد. مدل شبه درجه دوم با ضریب همبستگی 9999/0 و ثابت سرعت 0202/0 بهترین مدل سینتیکی توصیف کننده فرایند جذب است. مقادیر ثابت‌های ترمودینامیکی ∆H0 ‌‌و ∆S0 به ترتیب kj/mol 278/79 وj/(k∙mol) 389/284 می باشند. ∆H0 و ∆S0 مثبت به ترتیب نشان‌دهنده گرماگیر بودن فرایند جذب و افزایش بی‌نظمی در سطح مشترک مایع- جامد در طی جذب است. ∆G0 منفی نشان‌دهنده خود به خودی بودن فرایند جذب است. نتیجه‌گیری: نانوجاذب مگنتیت می‌تواند به عنوان یک جاذب مناسب در حذف آلاینده فنل‌رد از محلول‌های آبی و پساب‌های صنعتی قبل از رها سازی در محیط زیست استفاده شود.