بررسی سینتیک جذب رنگدانه اسید آبی 260 روی نانولوله‌های کربنی چند دیواره با استفاده از برازش خطی و غیرخطی و تعیین انرژی فعال سازی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسنده

دانشکده علوم پایه، واحد ورامین- پیشوا، دانشگاه آزاد اسلامی، ورامین، ایران

چکیده

در این پژوهش، سینتیک حذف رنگدانه اسید آبی 260 که یک رنگدانه اسیدی است، از محلول آبی با استفاده از نانولوله کربنی چند دیواره در شرایط بهینه pH  که برابر 6.5 است و در دمای K298 مورد بررسی  قرار گرفت. شش مدل سینتیکی که شامل مدل شبه درجه اول، شبه درجه دوم، نفوذ درون ذره ­ای، الویچ، بنگهام و فروندلیج اصلاح شده استفاده شد. داده ­های سینتیکی با استفاده از مدل­ های یاد شده و روش برازش خطی و برازش غیرخطی مورد برازش قرار گرفتند. نتیجه­ های آنالیز داده ­ها نشان داد که مدل سینتیکی شبه درجه دوم در هر دو روش برازش خطی و غیرخطی، بیش ­ترین سازگاری را داشت. این نتیجه نشان داد که مرحله کنترل کننده سرعت، جذب روی سطح است. مقدار ظرفیت جذب تعادلی محاسبه شده در مدل شبه درجه دوم در برازش خطی و غیرخطی بین 73 تا 75 میلی گرم جذب شونده بر گرم جاذب، به مقدار تجربی (mg/g99) نزدیک است. ترتیب تطابق داده ­هاب ا مدل ­های دیگر در برازش غیرخطی به ترتیب مدل شبه درجه اول، بنگهام، فروندلیچ اصلاح شده، الوویچ و مدل نفود درون ذره ­ای و در برازش خطی، بنگهام، الوویچ، فروندلیچ اصلاح شده، نفود درون ذره­ای و مدل شبه درجه اول است. انرژی فعال­سازی آرنیوسی دیده شده از داده­ های تجربی برابر kJ/mol61.63- محاسبه شد که نشان­ دهنده این واقعیت است که سد انرژی در فرایند جذب وجود ندارد و واکنش گرمازا است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Royer B., Cardoso N.F., Lima E.C., Vaghetti J.C.P., Simon N.M., Calvete T., Veses R.C., Applications of Brazilian Pine-Fruit Shell in Natural and Carbonized Forms as Adsorbents to Removal of Methylene Blue from Aqueous Solutions, Kinetic and Equilibrium Study, J. Hazard. Mater.,164(2): 1213–1222(2009).
[2] Robinson T., McMullan G., Marchant R., Nigam P., Remediation of Dyes in Textile Effluent: A Critical Review on Current Treatment Technologies with a Proposed Alternative, Bioresour. Technol.,77(3): 247–255 (2001).
[3] Mittal A., Mittal J., Kurup L., Adsorption Isotherms, Kinetics and Column Operations for the Removal of Hazardous Dye, Tartrazine from Aqueous Solutions Using Waste Materials--Bottom Ash and De-Oiled Soya, as Adsorbents, J. Hazard. Mater.,136(3): 567–578 (2006).
[4] Behnajady M.A., Modirshhla N., Daneshvar N., Rabbani M., Photocatalytic Degradation of an Azo Dye in a Tubular Continuous-Flow Photo Reactor with Immobilized TiO2 on Glass Plates, Chem. Eng. J., 127(1): 167–176 (2007).
[5] Gupta V.K., Suhas,  Application of Low-Cost Adsorbents for Dye Removal--A Review, J. Environ. Manage., 90(8):2313–2342(2009).
[6] Rauf M.A., Bukallah S.B., Hamadi A., Sulaiman A., Hammadi F., The Effect of Operational Parameters on the Photo Induced Decoloration of Dyes Using a Hybrid Catalyst V2O5//TiO2, Chem. Eng. J., 129(1):167–172(2007).
[7] Peng Luo, Yafei Zhao, Bing Zhang, Jindun Liu, Yong Yang, Junfang Liu, Study on the Adsorption of Neutral Red from Aqueous Solution onto Hallo Site Nanotubes, Water Research, 44(5): 1489 –1497 (2010).
[8] Ashish Kumar Mishra, T. Arockiadoss, S. Ramaprabhu, Study of Removal of Azo Dye by Functionalized Multi-Walled Carbon Nanotubes, Chemical Engineering Journal, 162(3): 1026–1034 (2010).
[9] Sheng G.D., Shao D.D., Ren X.M., Wang X.Q., Li J.X., Chen Y.X., Wang X.K., Kinetics and Thermodynamics of Adsorption of Ionizable Aromatic Compounds from Aqueous Solutions by as-Prepared and Oxidized Multi-Walled Carbon Nanotubes, Journal of Hazardous Materials, 178(1): 505–516 (2010).
[10] Gupta V.K., Shilpi Agarwal, Tawfik A. Saleh, Chromium Removal by Combining the Magnetic Properties of Iron Oxide with Adsorption Properties of Carbon Nanotubes, Water Research, 45(6): 2207-2212(2011).
[11] Nathan S. Lawrence, Joseph Wang, Chemical Adsorption of Phenothiazine Dyes onto Carbon Nanotubes: Toward the Low Potential Detection of NADH, Electrochemistry Communications, 8(1): 71–76 (2006).
[12] Hui Qiu., Lu L.V., Bing-Cai Pan., Qing-Jan Zhang, Wei-Ming Zhang, Quan-Xing Zhang, Critical Review in Adsorption Kinetic Models, J. Zhejiang Univ. Sci. A, 10(5): 716-724(2009).
[13] Shabani M., Azizinezhad F., Adsorption of Acid Blue 260 from Aqueous Solutions onto Multi-Wall Carbon Nanotube: Determination of Equilibrium, Thermodynamics Parameters by Linear and Non-Linear Regression, Asian Journal of Chemistry,28(9): 1933-1943(2016).
[14] Lasdon, Leon S.; Fox, Richard L.; Ratner, Margery W., Nonlinear Optimization Using the Generalized Reduced Gradient Method, RAIRO – Operations Research – Recherche Operationnelle, 8(3): 73-103 (1974).
[15] Lagergren S., Kungliga Svenska Vetenskapsakad, About the Theory of So-Called Adsorption of Soluble Substances, Handl. 24:  1–39 (1898).
[16] Ho Y.S., McKey G., Pseudo Second-Order Model for Sorption Processes, Process Biochemistry, 34: 451-465 (1999).
[17] Ho Y.S., John Wase D.A., Forster C.F., Study of the Sorption of Divalent Metal Ions on to Peat, Adsorption Sci. Technol.18(7): 639-650 (2000).
[18] Robati D., Pseudo Second Order Kinetic Equations for Modeling Adsorption Systems for Removal of Lead Ions Using Multi-Walled Carbon Nanotube, Journal of Nanostructure  in Chemistry, 3: 55 (2013).
[19] Weber W.J., Morris J.C., Kinetics of Adsorption on Carbon from Solution, J. Sanit. Eng. Div. AM. Soc. Civ. Eng., 89(2): 31-60 (1963).
[20] Bohli T., Fiol N., Villaescusa I., Ouederni A., Adsorption on Activated Carbon from Olive Stones: Kinetics and Equilibrium of Phenol Removal from Aqueous Solution, J. Chem. Eng. Process Technol., 4:1-5 (2013).
[21] Srihari V., Das A., The Kinetic and Thermodynamic Studies of Phenol-Sorption onto Three Agro-Based Carbons, Desalination, 225(1-3): 220-234 (2008).
[22] Hall K.R., Eagleton L.C., Acrivos A., Vermeulen T., Pore-and Solid-Diffusion Kinetics in Fixed-Bed Adsorption under Constant-Pattern Conditions, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 5(2): 212-223 (1996).
[23] Zeldovich, Y.B., The Oxidation of Nitrogen in Combustion and Explosions, Acta Physicochim. URSS 21:  577-628 (1946).
[24] Demirbas E., Kobya M., Sulak M.T., Adsorption Kinetics of a Basic Dye from Aqueous Solutions onto Apricot Stone Activated Carbon, Biores. Technol., 99: 5368 (2008).
[25] Bhatnagar A., Jain A.K., A Comparative Adsorption Study with Different Industrial Wastes as Adsorbents for the Removal of Cationic Dyes From Water, J. Colloid Interf. Sci. 281(1): 49-55 (2005).
[26] Vijayaraghavan K., Pramed T.V.N., Palanivelu K., Velan M., Biosorption of Nickel (II) Ions onto Sargassum Wightii: Application of Two-Parameter and Three-Parameter Isotherm Models, Journal of Hazardous Material, 133(1-3): 304-308 (2006).
[27] Kobiraj R., Gupta N., Kushwaha A.K., Chattopadhyaya M.C., Determination of Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Parameters for the Adsorption of Brilliant Green Dye from Aqueous Solutions onto Eggshell Powder, Indian Journal of Chemical Technology, 19(1): 26-31 (2012).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار