سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت مغناطيسي كربن فعال اصلاح شده با اكسيد كلسيم به‌منظور حذف ماده رنگزاي مالاشيت سبز از محلولهاي آبي: مطالعه تعادلي و سينتيكي فرايند جذب

Synthesis and Application of Activated Carbon Magnetic Nanocomposite Modified by Calcium Oxide for Removal of Malachite Green dye from Aqueous Solution: Isotherm and Kinetic Study of Adsorption Process

رنگزاها از مهم‌ترين آلايندههاي صنعتي راه‌يافته به محيطزيست به حساب ميآيند و ازاينرو حذف آنها از پسابهاي صنعتي امري بسيار مهم است. در اين ميان ارائه روشي اقتصادي و با كارايي زياد براي حذف رنگزا مالاشيت سبز كه از رنگزاهاي بسيار سمّي براي محيطزيست و انسان است، مهم و ضروري است. در اين پژوهش حذف رنگزا مالاشيت سبز با استفاده از يك جاذب مقرون‌به‌صرفه و مؤثر بررسي شد كه در راستاي آن از كربن فعال حاصل از هسته خرما استفاده شد. كربن فعال حاصل از هسته خرما با استفاده از نانوذرات مغناطيسي Fe3O4 و اكسيد كلسيم به روش رسوبدهي شيميايي اصلاح شد. خواص و ويژگيهاي اين سه جاذب با استفاده از آناليزهاي FTIR، VSM، TGA، XRD و SEM بررسي شد. پارامترهاي مؤثر بر فرايند جذب از جمله pH، مقدار جاذب، زمان تماس و غلظت اوليه رنگزا مالاشيت سبز بهينهسازي شدند. پژوهش‌هاي تعادلي و سينتيكي فرايند جذب با استفاده از مدلهاي رايج و مختلف انجام شد. نتايج بهدست آمده نشان داد شرايط بهينه براي جذب رنگزاي مالاشيت سبز با استفاده از جاذب مورد بررسي عبارت است از: غلظت اوليه برابر با 10 ميليگرم در ليتر، pH برابر 7، زمان تماس برابر با 20 دقيقه، دوز جاذب براي AC، AC/Fe3O4 و AC/Fe3O4/CaO بهترتيب برابر با 3، 3 و 2 گرم بر ليتر. همچنين مدل فروندليچ توانايي بيشتري براي توصيف رفتار تعادلي فرايند و مدل سينتيك شبه‌درجه دوم توانايي مناسبي براي بيان سينتيك واكنش دارد. بيشينه ظرفيت جذب تعيين شده با استفاده از مدل لانگمير براي AC، AC/Fe3O4 و AC/Fe3O4/CaO بهترتيب برابر با 50/9، 85/7 و107/4 ميليگرم بر گرم بهدست آمد. توانايي واجذبي و استفاده مجدد AC/Fe3O4/CaO تا 8 مرحله بررسي شد كه نتايج نشان داد جاذب مذكور توانايي چندين مرتبه استفاده مجدد در فرايند جذب سطحي را دارد. نتايج نشان داد اصلاح كربن فعال با نانوذرات مغناطيسي Fe3O4 و اكسيد كلسيم موجب افزايش بازدهي جذب آن مي‌شود و آن را به يك جاذب مناسب براي تجاري‌سازي تبديل مي‌سازد.

Dyes are one of the most important industrial environmental pollutants, and therefore their removal from industrial wastewater is very important. The malachite green is a very toxic dye for the environment and humans, therefore an economical and high-efficiency method to remove this dye from water solutions is necessary. In this study, the removal of malachite green was investigated using a economical and effective adsorbent, in which activated carbon from date kernel was used. Activated carbon from date kernel was modified by Fe3O4 magnetic nanoparticles and calcium oxide. The properties and characteristics of these adsorbents were investigated using FTIR, VSM, TGA, XRD and SEM analyzes. Parameters affecting the adsorption process such as pH, adsorbent dosage, contact time and initial concentration of malachite green were optimized. Equilibrium and kinetic study of adsorption process was performed using common models. The results showed optimal conditions for adsorption of malachite green using the adsorbent are: initial concentration equal to 10 mg/l, pH=7, contact time equal to 20 minutes, adsorbent dose for AC, AC/Fe3O4 and AC/Fe3O4/CaO equal to 3, 3 and 2 g/l, respectively. The Freundlich model also has a higher ability to describe process equilibrium behavior and the pseudo-second-order kinetics model has a good ability to express reaction kinetics. The Langmuir adsorption capacity of malachite green by the AC, AC/Fe3O4 and AC/Fe3O4/CaO was determined to be 50.9 mg/g, 85.7 mg/g and 107.4 mg/g respectively. The desorption and reuse ability of AC/Fe3O4/CaO was investigated up to 8 steps, which showed that the adsorbent has the ability to be reused several times in the adsorption process. The results showed that modification of activated carbon with magnetic Fe3O4 nanoparticles and calcium oxide increases its adsorption efficiency and makes it a suitable adsorbent for commercialization.