سنتز نانو کامپوزیت‌ کیتوسان/آهن اکسید: ساختارشناسی سطح و مطالعه‌ی ویژگی‌های جذبی در حذف رنگ آزو از محلول‌های آبی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 گروه علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

کاربرد فراوان رنگ‌های آزو در صنایع گوناگون سبب شده است تا از این مواد به‌عنوان مهم‌ترین آلاینده‌های آلی آب نام برده شود. این رنگ‌ها از یک‌سو پتانسیل جهش‌زایی، سرطان‌زایی و ایجاد رنگ ناخواسته دارند و از سوی دیگر سبب تولید فراورده‌های جانبی سمی نیز در محیط‌های آبی می‌شوند. هدف کار حاضر سنتز و بررسی کارایی نانوکامپوزیت کیتوسان/آهن اکسید در حذف رنگ اریوکروم بلکT از آب‌های آلوده است. این جاذب در آزمایشگاه تهیه شد و ویژگی‌های آن با استفاده از طیف FT-IR، میکروسکوپ الکترونی روبشی از نوع گسیل میدانی (FE-SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و آنالیز برونر ـ اممت- تلر (BET) شناسایی شد. سپس کارایی این جاذب در آزمایشگاه برای حذف رنگ به روش ناپیوسته از محلول‌های آبی مطالعه شد. تأثیر غلظت رنگ، زمان تماس، مقدار جاذب و تغییر pH بر کارایی فرایند رنگ‌زدایی به روش "یک در زمان" بررسی شد که در شرایط بهینه بیش از 95 درصد رنگ اریوکروم بلکT حذف شد. از مدل‌های فروندلیچ، تمکین و لانگ‌مویر در تحلیل داده‌های تجربی هم­دمایی استفاده شد. داده‌های سینتیکی فرایند جذب مطابقت خوبی با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم داشتند. داده‌های تجربی فرایند جذب از مدل لانگمویر (95/0R2=) پیروی می‌کنند و بیش‌ترین ظرفیت جاذب در نمونه‌های آبی 200 میلی‌گرم بر گرم است. نتیجه­ ها نشان داد که این جاذب توانایی حذف رنگ‌های آزو از نمونه‌هایی با بافت حقیقی همانند‌سازی شده را نیز به­میزان 60 درصد دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Savenije H.H., Why Water Is Not an Ordinary Economic Good, or Why the Girl is Special, Phys. Chem. Earth., 27: 741-744 (2002).

[2] Raveendra R., Prashanth P., Malini B., Nagabhushana B., Adsorption of Eriochrome Black-T Azo Dye from Aqueous solution on Low cost Activated Carbon Prepared from Tridax Procumbens, Res. J. Chem. Sci., 5: 9-13 (2015).

[3] Moeinpour F., Alimoradi A., Kazemi M., Efficient Removal of Eriochrome black-T from Aqueous Solution Using NiFe2O4 Magnetic Nanoparticles, J. Environ. Health Sci. Eng., 12: 1-7 (2014).

[4] قربانی، محسن؛ باقریان، عباس؛ بهینه سازی جذب سطحی با روش طراحی آزمایش پاسخ سطح  برای رنگ آسترازون آبی توسط رزین کوپلیمر استایرن- دی وینیل بنزن سولفونه شده، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)35: 25 تا 35 (1395).

[5] قادری، فرهاد؛ آیتی، بیتا؛ گنجی­دوست، حسین؛ صراف ماموری، رسول؛ حذف رنگزای اسید اورانژ 7توسط سامانه ازنزنی/ فتوکاتالیستی ارتقا یافته، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)34: 47 تا 61 (1394).

[6] Reddy D.H.K., Lee S. M., Application of Magnetic Chitosan Composites for the Removal of Toxic Metal and Dyes from Aqueous Solutions, Adv. Colloid Interface Sci., 201: 68-93 (2013).

[7] Bouguettoucha A., Reffas A., Chebli D., Amrane A., Adsorption of the Cationic Dye Ethyl Violet on Acid and Alkali-Treated Wild Carob Powder, A Low-Cost Adsorbent Derived from Forest Waste, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 36: 87-96 (2017).

[8] Auta M., Hameed B., Chitosan–Clay Composite as Highly TEMPEffective and Low-Cost Adsorbent for Batch and Fixed-Bed Adsorption of Methylene Blue, Chem. Eng. J., 237: 352-361 (2014).

[9] Barka N., Abdennouri M., Makhfouk M.E., Removal of Methylene Blue and Eriochrome Black T from Aqueous Solutions by Biosorption on Scolymus Hispanicus L.: Kinetics, Equilibrium and Thermodynamics, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 42(2): 320-326 (2011).

[10] Dave P.N., Kaur S., Khosla E., Removal of Eriochrome Black-T by Adsorption Onto E ucalyptus Bark  Using Green Technology, Indian J. Chem. Technol., 18: 53-60 (2011).

[11] Luna de M.D.G., Flores E.D., Genuino D.A.D., Futalan C.M., Wan M.-W., Adsorption of Eriochrome Black T (EBT) Dye Using Activated Carbon Prepared from Waste Rice Hulls Optimization, Isotherm and Kinetic Studies, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 44(4): 646-653 (2013).

[12] Dong K., Qiu F., Guo X., Xu J., Yang D., He K., Adsorption Behavior of Azo Dye Eriochrome Black T from Aqueous Solution by β-cyclodextrins/Polyurethane Foam Material, Polym. Plast. Technol. Eng., 52(5): 452-460 (2013).

[13] Vanamudan A., Pamidimukkala P., Chitosan, Nanoclay and Chitosan-Nanoclay Composite as Adsorbents for Rhodamine-6G and the Resulting Optical Properties, Int. J. Biol. Macromol., 74: 127-135 (2015).

[14]  Sirviö J. A., Visanko M., Liimatainen H., Synthesis of Imidazolium-Crosslinked Chitosan Aerogel and its Prospect as a Dye Removing Adsorbent,  RSCAdv., 6: 56544–56548 (2016).

[15] Sabourian V., Ebrahimi A., Naseri F., Irani M., Rahimi A., Fabrication of Chitosan/Silica Nanofibrous Adsorbent Functionalized with Amine Groups for the Removal of Ni(II), Cu(II) and Pb(II) from Aqueous Solutions: Batch and Column Studies, RSCAdv., 46: 40354-40365 (2016).

[16] Devi R.R., Umlong I.M., Das B., Borah K., Thakur A.J., Raul P.K., Banerjee S., Singh L., Removal of Iron and Arsenic (III) from Drinking Water Using Iron Oxide-Coated Sand and Limestone, Appl. Water Sci., 4:175-182 (2014).

[17] اسلامی، فرزانه؛ زمانی، عباسعلی؛ پری­زنگنه، عبدالحسین؛ کشوردوست­چوکامی، مینا؛ سنتز نانو کامپوزیت‌ چیتوسان/اکسید آهن و کاربرد آن در حذف رنگ اریوکروم بلک T از آب­های آلوده، هشتمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران، آبان‌ماه، (1395).

[18] Huang G., Zhang H., Shi J., Langrish T., Adsorption of Chromium(VI) from Aqueous Solutions Using Cross-Linked Magnetic Chitosan Beads, Ind. Eng. Chem. Res., 48: 2646-2651 (2009).

[19] Ding Y., Shen S.Z., Sun H., Sun K., Liu F., Qi Y., Yan J., Design and Construction of Polymerized-Chitosan Coated Fe3O4 Magnetic Nano-Particles and its Application for Hydrophobic Drug Delivery, Mater. Sci. Eng. C., 48: 487-498 (2015).

[20] Tahir H., Sultan M., Qadir Z., Physiochemical Modification and Characterization of Bentonite Clay and Its Application for the Removal of Reactive Dyes, Int. J. Chem., 5: 19-32 (2013).

[21] Febrianto J., Kosasih A.N., Sunarso J., Ju Y.H., Indraswati N., Ismadji S., Equilibrium and Kinetic Studies in Adsorption of Heavy Metals Using Biosorbent: A Summary of Recent Studies, J. Hazard. Mater., 162: 616-645 (2009).

[22] Zamani A.A., Shokri R., Yaftian M.R., Parizanganeh A.H., Adsorption of Lead, Zinc and Cadmium Ions from Contaminated Water onto Peganum Harmala Seeds as Biosorbent, Int. J. Environ. Sci. Technol., 10: 93-102 (2013).

[23] Tra H.V., Dai Tran L., Nguyen T.N., Preparation of Chitosan/Magnetite Composite Beads and their Application for Removal of Pb (II) and Ni (II) from Aqueous Solution, Mater. Sci. Eng. C, 30: 304-310 (2010).

[24] Unsoy G., Yaclin S., Khodadoust R., Gunduz G., Gunduz U., Synthesis Optimization and Characterization of Chitosan-Coated Iron Oxide Nanoparticles Produced for Biomedical Applications, J. Nanopart. Res., 14, 964: 1-14 (2012).

[25] Barka N., Abdennouri M., Makhfouk M.El., Removal of Methylene Blue and Eriochrome Black T from Aqueous Solutions by Biosorption on Scolymus Hispanicus L.: Kinetics, Equilibrium and Thermodynamics, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 42: 320-326 (2011).