نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

حذف جذبی BTEX از محلول آبی توسط چارچوب آلی فلزی MOF-199

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
معصومه غیاث آبادی فراهانی 1
علی خانلرخانی 1
محمود کاظم زاد 2
بهزاد آقابراری 3
1 پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.
2 پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران
3 پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران
چکیده
حذف مؤثر آلاینده‌ها از پساب‌های صنعتی به منظور بازگرداندن دوباره این آب­ ها به چرخه­ استفاده و همچنین از منظر زیست محیطی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. BTEX به عنوان شاخص آلاینده‌های آلی فرار (VOCs) هستند. در این مطالعه به روش تجربی جذب مخلوط بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و سه ایزومر ( ارتو، متا و پارا) زایلن که به BTEX ها معروف‌اند بر روی نانو جاذب  MOF-199 انجام شد. نخست MOF-199 به روش هیدروترمال سنتز شد و مشخصه ­یابی آن با تجزیه و تحلیل‌های XRD، FE-SEM و BET انجام شد. آزمون جذب در شرایط NPT، انجام شده و از فناوری HPLC برای تجزیه و تحلیل استفاده شد. هم ­دماهای جذب تعادلی در دمای 298 درجه کلوین رسم شدند. با توجه به نتیجه‌ها، هم ­دمای جذب BTEX  توسط MOF-199 قابل بررسی با هم­ دماهای لانگمویر و فروندلیچ می باشد. با مقایسه مقدارهای بیشترین ظرفیت جذب (qmax) ترکیب‌ها، میزان ظرفیت جذب MOF-199 برای بنزن و زایلن (mg/g) 695/108 به دست آمد و در مورد اتیل­ بنزن و تولوئن به ترتیب(mg/g)  526/107 و 333/83  به دست آمد که این نتیجه‌ها نشان دهنده قابلیت MOF-199 برای جذب سطحی فیزیکی BTEX از محلول‌های آبی است.
کلیدواژه‌ها
پساب های صنعتی
BTEX
MOF-199
فناوری HPLC
ظرفیت جذب

موضوعات

[1] www.talayehind.com
[2] Ji G., Sun T., Sui X., Toxicity Effect of Substituted Benzenes in Oilfield Wastewater by Molecular Orbital Method,  The Journal of Applied Ecology, 4: 471-475 (2002).
[3] Tang W.Z., “Physicochemical Treatment of Hazardous Wastes”., CRC Press (2016).
[4] Chuang K.T., Cheng S., Tong S., Removal and Destruction of Benzene, Toluene, and Xylene from Wastewater by Air Stripping and Catalytic Oxidation. Industrial & Engineering Chemistry Research 31(11): 2466-2472 (1992).
[5] Kujawski W., Warszawski A., Ratajczak W., Porebski T., Capała W., Ostrowska I., "Removal of Phenol from Wastewater by Different Separation Techniques." Desalination, 163(1-3): 287-296 (2004).      
 [6] Nickelsen M.G., Cooper W.J., Kurucz C.N., Waite T.D., Removal of Benzene and Selected Alkyl-Substituted Benzenes from Aqueous Solution Utilizing Continuous High-Energy Electron Irradiation. Environmental Science & Technology, 26(1): 144-152 (1992).
[7] مثمری ح.، علایی ا.، شوندی م.، دستغیب س.م.م.، تشرفی س.، پاک سازی آب زیرزمینی آلوده به بنزن به روش فنتون اصلاح شده. ، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)37: 149 تا 159 (1397).
[8] Konggidinata M.I., Chao B., Lian Q., Subramaniam R., Zappi M., Gang D.D., Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Studies for Adsorption of BTEX onto Ordered Mesoporous Carbon (OMC). Journal of Hazardous Materials, 336: 249-259 (2017).    
[9] Agrios A.G., Pichat P., Recombination Rate of Photogenerated Charges Versus Surface Area: Opposing Effects of TiO2 Sintering Temperature on Photocatalytic Removal of Phenol, Anisole, and Pyridine in Water. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 180(1-2): 130-135 (2006).          
[10] Zhou W., Wöll C., Heinke L., Liquid-and Gas-Phase Diffusion of Ferrocene in Thin Films of Metal-Organic Frameworks. Materials, 8(6): 3767-3775 (2015).
[11] Liu H., Liu B., Lin L.-C., Chen G., Wu Y., Wang J., Gao X., Lv Y., Pan Y., Zhang X., Zhang X., Yang L., Sun C., Smit B., Wang W.,  A Hybrid Absorption–Adsorption Method to Efficiently Capture Carbon. Nature Communications, 5: 5147 (2014).
[12] Khan, N.A., Hasan Z., Jhung S.H., Adsorptive Removal of Hazardous Materials using Metal-Organic Frameworks (MOFs): A Review. Journal of Hazardous Materials, 244: 444-456 (2013).
[13] Hendon C.H., Walsh A., Chemical Principles Underpinning the Performance of the Metal–Organic Framework HKUST-1. Chemical Science, 6(7): 3674-3683 (2015).
[14] Lin, K.-Y.A., Hsieh Y.-T., Copper-based Metal Organic Framework (MOF), HKUST-1, as an Efficient Adsorbent to Remove P-Nitrophenol from Water. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 50: 223-228 (2015).
[15] Feng Y., Jiang H., Li S., Wang J., Jing X., Wang Y., Chen M., Metal–Organic Frameworks HKUST-1 for Liquid-Phase Adsorption of Uranium. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 431: 87-92 (2013).
[16] Kim, Y.-H., Kim K.-H., Extent of Sample Loss on the Sampling Device and the Resulting Experimental Biases when Collecting Volatile Fatty Acids (Vfas) in Air using Sorbent Tubes. Analytical Chemistry, 85(16): 7818-7825 (2013).
[17] Nguyen, L.T.L., Nguyen T.T., Nguyen K.D., Phan N.T.S., Metal–Organic Framework MOF-199 as an Efficient Heterogeneous Catalyst for the Aza-Michael Reaction. Applied Catalysis A: General, 425-426: 44-52 (2012).
[18] Mao Y., Shi L., Huang H., Cao W., Li J., Sun L., Jin X., Peng X., Room Temperature Synthesis of Free-Standing HKUST-1 Membranes from Copper Hydroxide Nanostrands for Gas Separation. Chemical Communications, 49(50): 5666-5668 (2013).
[19] Sun B., Kayal S., Chakraborty A., Study of HKUST (Copper Benzene-1, 3, 5-Tricarboxylate, Cu-BTC MOF)-1 Metal Organic Frameworks for CH 4 adsorption: an Experimental Investigation with GCMC (Grand Canonical Monte-Carlo) Simulation. Energy 76: 419-427 (2014).
[20] Bany-Aiesh H., Banat R., Al-Sou'od K., Kinetics and Adsorption Isotherm of Ibuprofen onto Grafted [Beta]-CD/Chitosan Polymer. American Journal of Applied Sciences, 12(12): 917-930 (2015).
[21] Lin S.H., Huang C.Y., Adsorption of BTEX from Aqueous Solution by Macroreticular Resins. Journal of Hazardous Materials, 70(1-2): 21-37 (1999).
[22] Lu C., Su F., Hu S., Surface Modification of Carbon Nanotubes for Enhancing BTEX Adsorption from Aqueous Solutions. Applied Surface Science, 254(21): 7035-7041 (2008).
[23] Jaycock M.J., Parfitt G.D., “Chemistry of Interfaces”, Onichester Ellis Horwood Ltd, (1981).
[24] Mahmoodi N.M., Nickel Ferrite Nanoparticle: Synthesis, Modification by Surfactant and Dye Removal Ability. Water, Air, & Soil Pollution, 224(2): 1419 (2013).
[25] Mason J.A., Veenstra M., Long J.R., Evaluating Metal–Organic Frameworks for Natural Gas Storage. Chemical Science, 5(1): 32-51 (2014).