حذف رنگ آزو از فاضلاب مصنوعي با استفاده ازنانو-دياتوميت تثبيت شده در آلژينات كلسيم

Removal of Azo Dye from Synthetic Wastewater Using Immobilized Nano-Diatomite Within Calcium Alginate

مقدمه:حضور رنگ هاي آلي تخليه شده در محيط هاي آبي توسط صنايع نساجي مي تواند موجب اثرات نامطلوب بر زندگي آبزيان و در نتيجه سلامت انسان باشد. بنابراين، رنگ زدايي از محيط هاي آبي براي حفاظت از محيط زيست ضروري مي باشد. به همين دليل، در اين مطالعه نانو ذرات دياتوميت در آلژينات كلسيم تثبيت شده و به عنوان جاذب نانو كامپوزيت براي حذف رنگ آلي آزويي (دايركت آبي15) از محيط هاي آبي مورد استفاده واقع شد. روش بررسي: در ابتدا، دياتوميت ايراني داخل يك آسياب سياره اي مجهز به كاربيد تنگستن طي مدت 20 ساعت خرد شده و به اندازه نانو تبديل گرديد. براي تثبيت نانو ذرات دياتوميت، محلول آلژينات سديم 2 درصد استفاده شد. ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پراش اشعه ايكس و آناليز اسپكتروفتومتر مادون قرمز، براي تعيين مشخصات نانو ذرات دياتوميت تثبيت شده استفاده گرديد. ارلن ماير هاي 50 ميلي ليتري بعنوان راكتورهاي آزمايشگاهي جريان ناپيوسته استفاده شدند. غلظت هاي مورد نظر محلول رنگ، بوسيله رقيق سازي محلول ذخيره (يك گرم بر ليتر) آماده شدند. تأثير پارامترهاي مختلف عملياتي نظير pH، زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت اوليه رنگ به همراه ايزوترم و كينتيك جذب مورد بررسي قرار گرفتند. پس از هر آزمايش ميزان غلظت رنگ باقيمانده به روش اسپكتروفتومتري اندازه گيري گرديد. يافته ها:مطابق با نتايج، با افزايش زمان تماس و دوزاژ جاذب، ميزان جذب رنگ آلي افزايش يافت، در حالي كه كاهش غلظت اوليه رنگ منجر به كاهش ميزان جذب آن گرديد. جذب رنگ دايركت آبي15 در شرايط قليايي مطلوب تر بود. دياتوميت تثبيت شده در مقايسه با دياتوميت خام، منجر به افزايش جذب رنگ گرديد. مطابق با ضريب همبستگي بدست آمده، جذب دايركت آبي15 از مدل كينتيك درجه دوم كاذب و مدل ايزوترم لانگموئر تبعيت نمود. حداكثر ظرفيت جذب نانوكامپوزيت دياتوميت/آلژينات براي دايركت آبي15 معادل 33/22 ميلي گرم بر گرم بدست آمد. نتيجه گيري:نتايج اين تحقيق نشان داد كه نانوكامپوزيت دياتوميت/آلژينات، به دليل كارايي بالا، دردسترس بودن معادن دياتوميت در كشور و هزينه پايين، مي تواند به طور مؤثري براي رنگ زدايي ازپساب هاي نساجي به كار رود.

Introduction: The presence of organic dyes, discharged by textile industries, in aqueous environments can cause detrimental effects on aquatic life and subsequently human health. Therefore, the decolorization of aquatic environments is mandatory to protect the environment. For this reason, in the present study, nanosized diatomite was immobilized within calcium alginate as a nanocomposite adsorbent for removing organic azo dye (Direct blue 15) from aqueous solutions. Methods: First of all, Iranian diatomite was grinded in a planetary ball mill equipped with tungsten carbide cup for 20 h to achieve nanoparticles of the diatomite. For the immobilization of nanostructured diatomite, a 2% sodium alginate solution was used. Scanning electron microscopy (SEM), Xray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy were used to characterize immobilized nanodiatomite. Fifty milliliter Erlenmeyer flasks were used as batch flow mode experimental reactors. Working solutions were prepared by the dilution of stock solution (1 g/L) to desired concentrations. The effect of different operational parameters including contact time, initial pH, adsorbent dosage and initial dye concentration along with kinetic and isotherm of the adsorption were evaluated. After each experiment, the residual concentration of the dyes was measured spectrophotometrically. Results: As results, the adsorption of organic dye increased with increasing contact time and adsorbent dosage, while increasing initial dye concentrations resulted in decreasing the adsorption. The adsorption of DB15 was favored at basic PH. The immobilization of diatomite led to enhancing the adsorption of DB15 compared to diatomite alone. According to the obtained correlation coefficient, the adsorption of DB15 obeyed pseudosecond order kinetic model and Langmuir isotherm model. The maximum adsorption capacity of diatomite/alginate nanocomposite for the adsorption of DB15 were found about 33.22 mg/g. Conclusion: The results of this study showed that the diatomite/alginate nanocomposite can be used effectively for treating colored effluents containing azo dyes. Because of its high efficiency, availability of diatomite mines in our country, it can be used as an economic adsorbent for the decolorization of textile effluents.