حذف رنگ‌زاي متيلن‌بلو با استفاده از الياف كربن فعال بر پايه اكريليك با كارايي بالا

Removal of Methylene Blue Dye Using High Performance Acrylic-Based Activated Carbon Fibers

امروزه تصفيه پساب‌ها براي حذف آلودگي‌هاي آلي و غيرآلي بسيار حائز اهميت است. از ميان آلاينده‌هاي آلي، رنگ‌ها تأثير زيادي بر آلودگي محيط‌زيست دارند. جذب فيزيكي به‌كمك كربن‌هاي فعال در حذف آلاينده‌ها و فرايند تصفيه فاضلاب‌ها بسيار مفيد است. در اين پژوهش الياف كربن فعال با خواص مكانيكي و جذبي بالا از طريق پايدارسازي و فعال‌سازي شيميايي الياف اكريليك توليد شد. جاذب توليدي با استفاده از آزمون جذب و واجذب نيتروژن، طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز و اندازه‌گيري جذب يد و خواص مكانيكي مشخصه‌سازي شد. توانايي الياف كربن فعال توليدي در جذب رنگ‌زاي متيلن‌بلو از محلول آبي به‌طور كامل بررسي شد و تجزيه‌و‌تحليل جذب با هدف تعيين تأثير برخي از پارامترها، از جمله pH محلول و غلظت اوليه رنگ‌زا انجام شد. نتايج، نشان‌دهنده حذف سريع و نسبتاً كامل (حدود 95 درصد) رنگ متيلن‌بلو در 12=pH و غلظت اوليه 100 ميلي‌گرم در ليتر بود. در بررسي ايزوترم جذب رنگ‌زاي متيلن‌بلو، مدل لانگمير با بيشترين مقدار ضريب تعيين در مقايسه با مدل‌هاي ديگر به‌نحو مطلوبي فرايند جذب را توصيف كرد. بر اين اساس مكانيسم جذب متيلن‌بلو بر الياف كربن فعال، تك‌لايه و هموژن بود و بيشينه ظرفيت جذب تك‌لايه معادل 83/324 ميلي‌‌گرم بر گرم بود. همچنين در اين پژوهش داده‌هاي سينتيكي با استفاده از مدل‌هاي شبه‌مرتبه اول و شبه‌مرتبه دوم در غلظت‌هاي مختلف به‌دست آمد. پارامترهاي ترموديناميكي جذب نيز محاسبه و نتايج ماهيت خود به خودي بودن فرايند جذب را نشان دادند. با توجه به نتايج حاصل شده، خواص مكانيكي و ظرفيت جذب الياف كربن فعال ساخته شده در اين پژوهش در مقايسه با ساير جاذب‌ها خواص نسبتاً بهتري را نشان داد.

Nowadays, wastewater treatment is important for eliminating organic and inorganic contaminants. Among organic pollutants, colors have a great impact on environmental pollution. Physical adsorption by activated carbons is very useful in removing pollutants and wastewater treatment. In this study, an activated carbon fiber with high mechanical properties and adsorption capacity was prepared through thermal stabilization and chemical activation of acrylic fibers. Nitrogen adsorption/desorption analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and measurement of mechanical properties and iodine number were used to investigate different characteristics of the obtained adsorbent. The potential of these new adsorbents for removal of methylene blue (MB) from aqueous solution was investigated in the batch experiments and the influence of main operating parameters, including pH, and the initial dye concentration was studied. Rapid and relatively complete removal (about 95%) of MB dye was achieved at the pH of 12 and initial dye concentration of 100 mg/L. Moreover, it was revealed that the experimental data could be expressed well by the Langmuir and pseudo-second-order model, such that the maximum amount of monolayer adsorption was about 324.83 mg/g. The thermodynamic parameters indicated the spontaneous nature of the adsorption process. According to all results, the mechanical properties and adsorption capacity of the fabricated activated carbon fibers in comparison with other adsorbents exhibit relatively better properties.