حذف جذبي ماده رنگزاي كنگو قرمز با نانوكامپوزيت اكسيد مس/خاك اره در سيستم ستوني

Adsorption Removal of Congo Red Using Copper Oxide / Sawdust Nanocomposite in Column System

در اين پژوهش، ابتدا كامپوزيت نانو ذرات CuO با خاك اره (CuO/SD) به عنوان بستر سلولزي، از طريق رسوب‌دهي شيميايي تهيه و سپس براي حذف ماده رنگزاي كنگو قرمز (CR) به عنوان نمونه‌اي از مواد رنگزاي آنيوني استفاده شد. براي تعيين ساختار نانو جاذب تهيه شده، از روش‌هايي نظير پراش پرتو ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)استفاده شد. مطالعات جذب در سيستم غيرتعادلي يا ستوني انجام گرفت. براي تعيين كارايي نانو‌كامپوزيت تهيه شده در سيستم ستوني، تاثير چندين عامل مانند pH، غلظت اوليه، سرعت جريان و عمق بستر (ارتفاع ستون) بر روي جذب مطالعه شد. كاهش pH خوراك اوليه، سبب افزايش حجم نقطه شكست منحني شده و pH طبيعي محلول ماده رنگزاي كنگو قرمز با مقدار 5 به عنوان pH بهينه انتخاب گرديد. با كاهش سرعت جريان و افزايش ارتفاع بستر، به دليل افزايش زمان تماس و سطح جاذب در دسترس، نقطه شكت منحني در حجم بيشتر و ظرفيت جذب بالاتر اتفاق مي افتد. با كاهش غلظت اوليه ماده رنگزا نيز، حجم نقطه شكست افزايش و ظرفيت جذب آن كاهش يافت. از مدل‌هاي سينتيكي مختلف نظير مدل رياضي توماس، آدامس- بوهارت و BDST براي ارزيابي سيستم جذبي در ستون استفاده شد. تطابق خوب مدل توماس در طراحي ستون نشان مي دهد كه فرآيند جذب از سينتيك لانگموير پيروي مي‌كند، جذب صورت گرفته تك‌لايه بوده و جاذب داراي حداكثر ظرفيت جذب برابر 28.4 mg/g مي‌باشد. در خاتمه براي تعيين امكان كاربرد نانوكامپوزيت براي استفاده‌هاي مكرر، مطالعات واجذب و احياي ستون انجام شد.

In this research, CuO nano-particles composite with sawdust as a cellulose bed (termed as CuO/SD NC) were prepared via chemical precipitation and then were used for removal of Congo red dye as a typical anionic dye (termed as CR) from aqueous solutions. Surface characterisation of the nanomaterial adsorbents was carried out by X-ray Diffraction (XRD) and scaning electron microscopy (SEM) techniques. Adsorption studies were conducted by CuO/SD nanocomposite in a fixed-bed column system. In order to find out removal optimisation conditions in column adsorption experiments, the effects of several parameters, such as pH, initial dye concentration, flow rate, and bed depth on the sorption of Congo red dye were studied. When the feedstock pH reduction, the volume of breakthrough curves increased and Congo red dye natural pH value equal 5 was chosen as the optimal pH. By reducing the solution dye flow rate and increasing adsorbent bed height, due to increased contact time and adsorbent surface available, the breakthrough curves volume increased and higher absorption capacity occurs. Varios kinetic models such as Thomas, Adams-Bohart and BDST kinetic model were applied in order to obtain colum adsorption performance. Thomas model shows good agreement in the column design that indicates the process follows the Langmuir adsorption kinetics, adsorption process was one layer and the maximum absorption capacity of the absorbent was obtained 28.4 mg/g. At the end in order to find out the possible frequent use of adsorbent in column system, desorption and regeneration investigation was also studied. J. Color Sci. Tech. 11(2017), 99-111©. Institute for Color Science and Technology.