حذف فنل از محيط‎هاي آبي توسط نانوجاذب‎هاي كربني: مطالعه عوامل مؤثر و سينتيك فرآيند جذب

فنل و مشتقات آن به‎دليل سميت، سرطان‎زايي و تجزيه بيولوژيكي كم، از آلاينده‌هاي مهم اكوسيستم‌هاي آبي محسوب مي‌شود. هدف مطالعه حاضر مقايسه سه جاذب نانوساختار كربني در جذب فنل از محيط آبي و مطالعه سينتيكي حذف آن است. در اين پژوهش، ابتدا جاذب‎هاي گرافن، كربن مزوپور (CMK3) و نانولوله كربني چند‎ديواره (MWCNT) سنتز شده و سپس براساس روش‎هاي استاندارد XRD ،SEM، BET و BJH ساختار آنها ارزيابي شد. در گام بعد عوامل مؤثر بر فرآيند جذب مانند ميزان بارگذاري جاذب، pH محلول و زمان تماس بررسي گرديد. جهت پيش‌بيني رفتار سنتيكي جاذب‎ها نيز از مدل‎هاي شبه درجه يك، شبه درجه دو و الوويچ استفاده شد. نتايج نشان داد كه با افزايش بارگذاري جاذب، راندمان جذب افزايش و ظرفيت جاذب‎ها، روند كاهشي دارد كه در هر دو حالت اين تغييرات به‎صورت غيرخطي مي‌باشد. بررسي تغييرات pH نشان داد كه بالاترين درصد حذف براي جاذب‎هاي گرافن، CMK3 و MWCNT در pH برابر 8 اتفاق مي‌افتد. در بررسي اثر زمان تماس مشخص گرديد براي هر سه جاذب زمان بهينه جهت اشباع سايت‌هاي فعال جذب حدود min 40 است و زمان بيشتر تغيير چنداني در راندمان فرآيند نخواهد داشت. نتايج بررسي سينتيكي فرآيند نشان دهنده تطبيق بسيار خوب مدل شبه درجه دو بر داده‌هاي آزمايشگاهي است. براساس نتايج تجربي اين پژوهش مكانيزم جذب مورد بحث قرار گرفت و مشخص گرديد علاوه‎بر تعاملات ππ در تمامي جاذب‎ها، نيروي قوي بين فنل و ناخالصي مس موجود در MWCNT و نيز پيوند قوي هيدروژني بين فنل و گروه‎هاي هيدروكسيل/كربوكسيل موجود در ساختار CMK3 عوامل مهم فرآيند جذب فنل هستند. در بين جاذب‎هاي بررسي شده، CMK3 به‎دليل عملكرد و كارايي بالاتر به‎عنوان جاذب بهينه براي حذف فنل از محيط‎هاي آبي انتخاب گرديد.