حذف سريع فنل از محلول‌هاي آبي با استفاده از نانو كامپوزيت كربن فعال مغناطيسي: بررسي سينتيك و ايزوترم جذب

Rapid Removal of Phenol from Aqueous Solutions by AC_Fe3O4 Nano-Composite: Kinetics and Equilibrium Studies

سابقه و هدف: فنل و مشتقات آن در بسياري از صنايع شيميايي، دارويي و پتروشيمي به عنوان ماده خام مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين ماده به علت سميّت فراوان در دسته آلاينده‌هاي متقدم طبقه‌بندي شده و از خاصيت تجمع‌پذيري برخوردار است. در اين تحقيق از نانوكامپوزيت كربن فعال مغناطيسي شده جهت حذف سريع فنل استفاده شده است. مواد و روش‌ها: ابتدا جاذب كربن فعال با نانو ذرات مغناطيسي اصلاح گرديد. سپس خصوصيات فيزيكي جاذب توسط آناليزهاي BET، XRD و SEM مورد ارزيابي قرار گرفت. در ادامه تأثير پارامترهاي مختلف شامل: pH، غلظت آلاينده، زمان تماس و دوز جاذب بر حذف فنل از پساب سنتتيك مورد مطالعه قرار گرفت. همچنين مدل‌هاي ايزوترمي و سينتيكي جذب مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌ها: آناليز BET نشان‌دهنده كاهش 10/25درصد سطح مخصوص كربن فعال، پس از اصلاح توسط نانو ذرات Fe3O4 بود. تصاوي SEM Scanning Electron Microscopy و XRD تأييدكننده قرار گرفتن نانو ذرات آهن روي كربن فعال بود. نقاط بهينه جذب در اين فرايند شامل: pH برابر با 8، زمان تماس 15دقيقه و دوز جاذب g/L 2 گرم در ليتر بود.داده‌ها از ايزوترم لانگ موير و سينتيك شبه درجه دو تبعيت بيشتري داشتند. بالاترين ميزان جذب فنل بر روي كربن فعال مغناطيسي شده mg/g 84/033 به دست آمد. استنتاج: با ايجاد خاصيت مغناطيسي روي جاذب كربن فعال كه از ظرفيت جذب بسيار بالاي فنل برخوردار است، فرايند جداسازي آن آسان و سريع مي‌گردد. همچنين تكنولوژي ساده و ارزان اين جاذب، منجر به كاربرد گسترده آن مي‌شود.

Background and purpose: Phenol and its derivatives are used as raw material in many chemical, pharmaceutical and petrochemical industries. It is classified as priority pollutant, due to its high toxicity. In this study, the magnetic activated carbon nano-composite was used for quick removal of phenol. Materials and methods: The activated carbon was modified by magnetic nano-particles. Then physical properties of the adsorbent were investigated using BET, XRD and SEM. Afterwards, adsorption behavior of phenol onto the adsorbent was studied considering various parameters such as: pH, phenol concentration, contact time and adsorbent dosage. Also, the isotherms and adsorption kinetics model was studied. Results: BET analysis showed 10.25% decrease in the specific area of activated carbon after being amended by the Fe3O4 nano-particles. SEM and XRD confirmed the presence of Fe3O4 nanoparticles on the activated carbon. Optimum absorption points in this process were pH=8, contact time of 15 min and adsorbent dose 2g/L. The Longmuir isotherm and pseudo-second-order kinetics were fitted to the data. The maximum adsorption capacity of phenol on AC_Fe3O4 was 84.033 mg/g. Conclusion: Creating magnetic properties on the activated carbon which has a high adsorption capacity of phenol could result in quick separation of phenol from aqueous solutions. Also, this adsorbent could be widely applied since it is inexpensive and simple to use.