بررسي رفتار جذبي هيدروكسيد لايه اي دوگانه روي كبالت آلومينيم در حذف ماده آلي رنگزا: مدل سازي، بهينه سازي و مطالعات سينتيك و ايزوترم

Adsorption of Organic Dye on ZnCoAl-LDH: Modeling, Optimization and Kinetic and Isotherm Studies

در اين پژوهش هيدروكسيد لايه‌اي دوگانه (LDH) روي كبالت آلومينيم به عنوان جاذبي براي حذف ماده رنگزاي راكتيو آبي 19 به روش هم‌رسوبي سنتز شد. به منظور بررسي ريخت و تعيين ساختار بلوري LDH سنتز شده از روش‌هاي SEM و XRD استفاده گرديد. اثر عوامل مختلف از جمله مقدار جاذب، غلظت آلاينده، pH و زمان بر روي ظرفيت جذب به روش سطح پاسخ مدل و بهينه گرديد. مقادير بهينه به منظور دستيابي به بيشترين مقدار ظرفيت جذب سطحي برابر با 4.8 =pH ، زمان تماس= 66 دقيقه، g l-1 0.4 = [LDH] و mg l-1 112[Dye]= تعيين شد. بيشترين مقدار پيش‌بيني شده براي ظرفيت جذب سطحي با استفاده از مقادير بهينه براي متغيرها معادل mg g-1 195 به دست آمد. مقدار R2 برابر98.9 % و adj-R2 برابر 79.9 % نشانگر هم‌بستگي مناسب داده‌هاي تجربي و مدل پيشنهادي بود. نتايج بررسي ايزوترم جذب سطحي ماده رنگزا نشان داد كه اين فرآيند از مدل ايزوترم فروندليچ با 14.74= Kf تبعيت مي¬كند كه بيانگر جذب چندلايه ماده رنگزا بر روي LDH مي‌باشد. مطالعات سينتيكي نشان داد فرآيند جذب سطحي ماده رنگزاي RB19 بر رويLDH از مدل سينتيكي شبه‌درجه دوم پيروي مي‌كند.

The ZnCoAl layered double hydroxide (LDH) was synthesized by coprecipitation method. The as-prepared sample were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and powder X-ray diffraction (XRD). Response surface methodology (RSM) was used to optimize, model and investigate the effect of operational parameters, namely LDH dosage, initial dye concentration, pH and time. Optimal experimental conditions for highest removal efficiency were found as [LDH] = 0.4 g/L, [Dye] = 112 mg/L, pH = 4.8 and Time = 66 min. The predicted degradation efficiency under the optimal conditions was 195 mg g-1. The proposed model was in accordance with the experimental results with R2 of 98.9% and adj-R2 of 97.9%. Equilibrium data were well-represented by the Freundlich isotherm model with Kf = 14.74 which confirms multi-layer adsorption. Kinetic studies showed that pseudo second order model describes the adsorption kinetic behavior well.