تعیین سینتیک جذب مونواتیلن‌گلیکول در نمونه پساب به‌وسیله نانوجاذب مغناطیسی عامل‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

شیراز ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز،دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی

چکیده
موضوع تحقیق: سنتز و تعیین خصوصیات نانوجاذب مغناطیسی عامل‌دار (کبالت- تری‌آمینوپروپیل‌تری‌اتوکسی سیلان- کیتوزان) ، بهینه‌سازی و مدل‌سازی شرایط جذب و تعیین سینتیک حذف مونواتیلن‌گلیکول از نمونه پساب 
روش تحقیق: در این تحقیق به‌منظور حذف ماده آلاینده منو‌اتیلن‌گلیکول (Mono Ethylen Glycol, MEG) از پساب، از نانوجاذب مغناطیسی عامل‌دار استفاده شده است. این جاذب از طریق اتصال کیتوزان بر روی سطح نانو ذره مغناطیسی فریت کبالت CoFe2O4 و از طریق حد واسط تری آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان (Aminopropyl Triethoxysilane, APTES) سنتز شد. کیتوزان به‌دلیل داشتن گروه‌های عاملی آمینو و هیدروکسیل، توانایی بالایی در جذب آلاینده‌های آلی مانند منواتیلن‌گلیکول دارد. همچنین استفاده از کیتوزان باعث افزایش سطح تماس و درنتیجه افزایش ظرفیت جاذب می‌شود. خاصیت مغناطیسی فریت‌کبالت نیز منجر به جداسازی آسان جاذب از نمونه پساب با ایجاد میدان مغناطیسی خارجی می‌شود. خصوصیات جاذب سنتز شده، با روش‌های طیف‌سنج فروسرخ تبدیل فوریه (Fourier Transform Infrared ,FTIR) آزمون مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی ((Vibrating Sample Magnetometer, VSM، تحلیل وزن‌سنجی حرارتی (Thermogravimetric Analysis, TGA) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(Scanning Electron Microscope, SEM)  بررسی شد. همچنین شرایط بهینه جذب از جمله میزان pH، زمان اشباع شدن جاذب و بازیابی جاذب ازطریق چرخه‌ی جذب و دفع تعیین گردید. 
نتایج اصلی: مقدار pH بهینه جذب گلیکول از نمونه پساب توسط نانوجاذب مغناطیسی عامل‌دار برابر 6 و مدت‌زمان تماس برای تعادل ظاهری جاذب برابر 5  دقیقه تعیین شد که این زمان کوتاه جذب بیانگر در دسترس بودن مکان‌های جاذب برای گلیکول است. همچنین تغییر ظرفیت جذب پس از 10 مرحله چرخه جذب و دفع، کمتر از 21 درصد به ‌دست آمد که نشان‌دهنده قابلیت بازیابی بالای جاذب و صرفه اقتصادی آن است. داده‌های سینتیک جذب توسط سه مدل سینتیکی شبه مرتبه اول(Pseudo-first-order)، شبه مرتبه دوم(Pseudo-second-order) و نفوذ بین‌مولکولی (Intra-particle Diffusion) بررسی شد. باتوجه ‌به بالاتر بودن ضریب تصحیح (Correlation Coefficient) در مدل شبه مرتبه دوم (0.9951 =R2) می‌توان پی برد که جذب گلیکول بر روی جاذب سنتزشده با این مدل بیشترین انطباق را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Determination of the Adsorption Kinetics of Monoethylene Glycol in Wastewater Samples Using Functionalized Magnetic Nanoadsorbent

نویسنده English

Iman Khonsha
Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University,Shiraz, Iran
چکیده English

Research Subject: Synthesis of functionalized magnetic nanosorbent and determination of adsorbent properties, optimization of adsorption laboratory conditions, modeling and optimization of adsorption laboratory conditions, and determination of the kinetics of monoethylene glycol adsorption in wastewater samples by magnetic nanosorbent cobalt ferrite-triaminopropyltriethoxysilane-chitosan
Research Approach: In this research, a functionalized magnetic nanosorbent was used to remove the pollutant monoethylene glycol (MEG) from wastewater. This adsorbent was synthesized by attaching chitosan to the surface of magnetic cobalt ferrite nanoparticles CoFe2O4, and through the intermediate triaminopropyltriethoxysilane (APTES). Chitosan has a high ability to absorb organic pollutants such as monoethylene glycol due to its amino and hydroxyl functional groups. Also, the use of chitosan increases the contact surface and consequently increases the capacity of the adsorbent. The magnetic property of cobalt ferrite leads to easy separation of the adsorbent from the wastewater sample by creating a magnetic field. The properties of the synthesized adsorbent were investigated using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Thermogravimetric Analysis (TGA), and Scanning Electron Microscope (SEM). The optimal adsorption conditions, including pH, adsorbent saturation time, and adsorbent recovery through the adsorption and desorption cycle, were investigated.
Main results: The optimal pH value for glycol adsorption from a wastewater sample by functionalized magnetic nanosorbent was determined to be 6, and the contact time for apparent equilibrium of the adsorbent was determined to be 5 minutes, which indicates the availability of adsorbent sites for glycol. Also, the change in adsorption capacity after 10 stages of adsorption and desorption cycle was less than 21%, which indicates the high recovery capability of the adsorbent and its economic efficiency. Adsorption kinetic data were investigated by three kinetic models: pseudo-first order, pseudo-second order, and Intra-particle diffusion. Considering the higher correlation coefficient in the pseudo-second-order model (R2 = 0.9951), it can be concluded that the adsorption of glycol on the synthesized adsorbent is most consistent with this model.

کلیدواژه‌ها English

Adsorption
kinetics
monoethylene glycol
functionalized magnetic nanoadsorbent
wastewater

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 16 فروردین 1405

  • تاریخ دریافت 29 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 18 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 28 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 16 فروردین 1405
  • تاریخ انتشار 16 فروردین 1405