مقايسه كارايي نانو ذرات مغناطيسي آهن، نانو لوله‫ هاي كربني تك‫ جداره و نانوراكتور هيبريدي در حذف زايلن از محلول‫ هاي آبي و ايزوترم ‫هاي جذب آن

Comparison of Efficiency of Nano-magnetic Iron, Single-walled Carbon Nanotubes and Hybrid Nano-reactor in Removal of Xylene from Aqueous Solutions and Adsorption Isotherms

زمينه و هدف: زايلن به طور وسيعي به عنوان حلال در صنايع رنگ، چرم، ساخت حشره‌كش‌ها و ساير صنايع مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه مي‫تواند باعث آلودگي منابع آب گردد. فرآيند جذب يكي از معمول‫ترين فرآيندها محسوب مي‫شود كه براي تصفيه محلول‫هاي آبي آلوده به زايلن مورد استفاده قرار مي‫گيرد. لذا هدف از اين مطالعه بررسي و مقايسه راندمان حذف و ايزوترم‫هاي جذب زايلن سه جاذب نانوذره مغناطيسي (نانوذره آهن)، نانولوله كربني تك جداره (SWCNT) و جاذب هيبريدي نانولوله كربني تك جداره- نانوذره مغناطيسي (SWCNT-MN) بود. روش كار: متغيرهاي مورد بررسي در اين مطالعه شامل غلظت زايلن، دز جاذب، زمان تماس و pH مي‫باشد. در اين مطالعه در مدت زمان 2 تا 20 دقيقه، ميزان حذف زايلن توسط نانوراكتور هيبريدي SWCNT-MN ارزيابي گرديد. براي بهينه سازي متغيرهاي حذف زايلن از نرم‌افزار Design Expert از طريق روش Taghochi OA استفاده گرديد. ايزوترم جذب زايلن توسط نرم‌افزار ISOFIT بررسي شد. اندازه گيري زايلن نيز با دستگاه GC/MS انجام گرديد. يافته ها: راندمان حذف زايلن توسط نانوذرات مغناطيسي (مگنتيك) Fe3O4، SWCNT و نانوراكتورهاي SWCNT-MN به ترتيب 8/99، 2/99 و 9/99 درصد بود. بررسي ايزوترم جذب زايلن اين سه جاذب نشان داد كه ايزوترم GLF مناسب‫ترين ايزوترم جذب براي هر سه جاذب مي‫باشد. نتيجه گيري: راندمان حذف زايلن توسط نانوراكتورهاي SWCNT-MN با راندمان ستون نانو مغناطيسي اختلاف معني‌داري نداشت ولي راندمان حذف زايلن توسط ستون نانوراكتورهاي SWCNT-MN و ستون نانو مغناطيسي اختلاف معني‌داري با راندمان ستون SWCNT داشت. همچنين مقايسه ظرفيت جذب جاذب‌هاي مورد استفاده نيز نشان داد كه نانوراكتورهاي SWCNT-MN داراي ظرفيت جذب بيشتري از نانوذرات مغناطيسي و SWCNTS مي‌باشند.

Background & objectives: Xylene, which can pollute the water sources, is widely used as a solvent in insecticide manufacture, dye and leather and other industries. Adsorption is one of the most common processes used to treat the contaminated aqueous solutions by xylene. Therefore, the aim of this study was to compare the xylene removal efficiency and adsorption isotherms of magnetic nanoparticles (iron nanoparticles), single-walled carbon nanotube (SWCNT) and singlewalled carbon nanotubes- magnetic nanoparticles (SWCNT-MN) hybrid adsorbent. Methods: The variables studied in this research were xylene concentration, adsorbent dosage, contact time and pH. In this study, the xylene removal was evaluated by SWCNT-MN hybrid nanoreactors for 2 to 20 minutes. Design Expert software was used to optimize the xylene removal factors using Taguchi OA method. Xylene adsorption isotherm was investigated by ISOFIT software. Xylene measurement was performed by GC/MS. Results: The efficiency of the xylene removal by magnetic Fe3O4 nanoparticles, SWCNT and SWCNT-MN were 99.8, 99.2 and 99.9%, respectively. The Xylene adsorption isotherm of these three adsorbents showed that GLG isotherm is the most suitable isotherm for this adsorption. Conclusion: The efficiency of the xylene removal by SWCNT-MN nano-reactors had no significant difference with the efficiency of the nano-magnetic column, but the removal efficiency of the xylene by the SWCNT-MN nano-reactors column and the nano-magnetic column was significantly different from the SWCNT column. Also, the comparison of adsorption capacity of used adsorbents showed that SWCNT-MN nanoreactors had the higher adsorption capacity than magnetic nanoparticles and SWCNTS.