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 and characterization of a functionalized magnetic nanosorbent (cobalt ferrite–triaminopropyltriethoxysilane–chitosan), optimization and modeling of adsorption conditions, and investigation of the kinetics of monoethylene glycol removal from wastewater.
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) using triaminopropyltriethoxysilane (APTES) as a coupling agent. Chitosan has a high ability to absorb organic pollutants such as monoethylene glycol due to its amino and hydroxyl functional groups. Furthermore, the use of chitosan enhances the surface area and consequently improves the adsorption capacity. The magnetic properties of cobalt ferrite enable easy separation of the adsorbent from the wastewater sample using an external magnetic field. The properties of the synthesized adsorbent were investigated using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, vibrating sample magnetometry (VSM), thermogravimetric analysis (TGA), and scanning electron microscopy (SEM). The optimal adsorption conditions, including pH, contact time, and adsorbent recovery over adsorption–desorption cycles, were also determined.
Main results: The optimal pH value for glycol adsorption from wastewater by the functionalized magnetic nanosorbent was determined to be 6, and the equilibrium contact time was 5 minutes, indicating the high availability of active adsorption sites. Furthermore, the change in adsorption capacity after 10 adsorption–desorption cycles was less than 21%, indicating the high recovery capability and economic feasibility of the adsorbent. Adsorption kinetic data were analyzed using three kinetic models: pseudo-first-order, pseudo-second-order, and intraparticle diffusion. Given the higher correlation coefficient for the pseudo-second-order model (R2 = 0.9951), the adsorption of glycol on the synthesized adsorbent is best described by this model.

کلیدواژه‌ها English

Adsorption
kinetics
monoethylene glycol
functionalized magnetic nanoadsorbent
wastewater

  • تاریخ دریافت 24 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 18 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 28 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 28 دی 1404
  • تاریخ انتشار 19 اردیبهشت 1404