حذف فنل از محلول‌هاي آبي توسط جاذب نانوحفره سيليكايي MCM-41 اصلاح‌شده با گروه‌هاي آلي دي‌آميني

Phenol removal from aqueous solutions by nanoporous MCM-41 silica adsorbent modified with diamine group

هدف: فنل و مشتقاتش در فاضلاب‌هاي صنايع مختلفي از قبيل پالايشگاه‌هاي نفت، كوره‌هاي زغال‌سنگ، كك‌سازي‌ها، كارخانه‌هاي پتروشيمي، فولاد و صنايع توليد رزين و پلاستيك حضور دارند. اين ماده براي انسان و محيط زيست بسيار سمي مي‌باشد. اين پژوهش با هدف حذف فنل از محلول‌هاي آبي با استفاده از نانوحفره سيليكايي 41 MCM- عاملدار شده با گروه‌هاي آلي دي آميني (NH2-MCM-41) انجام شد. مواد و روش‌ها: مطالعه آزمايشگاهي است كه در بازه زماني 6 ماه بر روي نمونه سينتتيك و نمونه واقعي صنعت فولاد كرمان انجام شد. ابتدا جاذب نانوحفره سيليكايي MCM-41 سنتز گرديد و با گروه‌هاي آلي دي‌آميني عاملدار شد. براي شناسايي جاذب سنتز شده از آناليزهاي XRD،FTIR ، BET استفاده شد. كيفيت شيميايي فاضلاب خام تعيين گرديد. با تهيه محلول سينتتيك اثر pH، مقدارجاذب، زمان تماس، غلظت‌هاي متفاوت فنل بر روي محلول واقعي نيز انجام گرفت. به منظور درك بهتر فرايند جذب سينتيك جذب و ايزوترم‌هاي تعادل بررسي شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه افزايش جرم جاذب و زمان تماس منجر به افزايش راندمان حذف و افزايش pH و غلظت اوليه فنل منجر به كاهش راندمان حذف مي‌گردد. مطابق با نتايج، بهترين راندمان حذف در pH اسيدي رخ داده و جذب در زمان 45 دقيقه به تعادل رسيده بود. در 6=pH، مقدار جاذب 10 گرم بر ليتر و غلظت 70 ميلي‌گرم بر ليتر براي محلول‌هاي سينتتيك و واقعي راندمان حذف به ترتيب برابر با 73 درصد و 71 درصد به دست آمد. هم‌چنين، جذب فنل از ايزوترم فروندليچ با (98/0%=R2) و سينتيك واكنش درجه دوم كاذب با (99/0%=R2) پيروي نمود. نتيجه‌گيري: نتايج به دست آمده نشان داد كه نانوحفره سيليكايي MCM-41 اصلاح شده با گروه‌هاي آلي دي آميني جاذبي مناسب براي حذف آلاينده‌هاي آلي به‌ويژه فنل از فاضلاب صنايع مي‌باشد.

Introduction: Phenol and its derivatives are common organic pollutants existing in wastewater of many industries such as oil refineries, coal processing, coking operations, petrochemical, Cementite, resin and plastic manufacturing industries. Correspondingly, Phenol is very toxic for human and environment. In the present study, removal of Phenol from aqueous solution using the mesoporous MCM-41 silica functionalized with diamine group (NH2-MCM-41) was investigated. Materials and Methods: This experimental study was done in samples of synthetic and real wastewater from Kerman Cementite factory within six months. The modification of mesoporous MCM-41 materials by grafting diamine functional groups directly to the surface of a solid adsorbent was studied. The structure of the synthesis materials was characterized by XRD, BET and FT-IR. The chemical quality of crude sample and its Phenol was determined and then the influence of pH, absorbent amount and time on the removal of Phenol was evaluated. Then, the optimal conditions for each of these parameters were determined. The same experiments were done for samples of real wastewater. In order to understand the process of adsorption, kinetics of absorption isotherms equilibrium was also studied. Results: The results showed that increasing the adsorbent dose and contact time led to increasing of the removal efficiency and increasing pH and also the initial phenol concentration led to reducing of removal efficiency. According to the results, the best removal efficiency occurred at acidic pH and adsorption equilibrium time was 45 min. The highest percentage of Phenol adsorption was observed at pH= 6, initial phenol concentration 70 mg/L, adsorbent amount of 10 g/L for synthetic solution with removal efficiency of 73% and for real solution with the efficiency of 71%. The findings revealed that the removal of Phenol followed the freundlich isotherm (R2=98%) and the second order synthetic model (R2=99%) Conclusion: The results showed that the NH2-MCM-41 materials are effective adsorbents for the Phenol removal from industrial.wastewater.