حذف كروم (VI) از محلول آبي بوسيله كربن فعال اصلاح شده با سورفكتانت كاتيوني بنزآلكونيوم كلرايد

Removal of Chromium (VI) from Aqueous Solution by Activated Carbon Modified with Cationic Surfactant Benzalkonium Chloride

سابقه و هدف: تركيبات كروم (VI) سرطان‌زا هستند و در آب‌هاي زير زميني به‌صورت يون‌هاي منفي كرومات و ديكرومات يافت مي‌شوند. هدف از اين مطالعه جذب آن‌ها به‌وسيله كربن فعال اصلاح شده با سورفكتانت كاتيوني بنزآلكونيوم كلرايد بود. مواد و روش ها: بر حسب غلظت بحراني تشكيل ميسل (CMC)، سه غلظت از بنزآلكونيوم كلرايد شامل نصف، يك برابر و دو برابر غلظت تشكيل ميسل براي اصلاح كربن فعال استفاده شد. بارگذاري سورفكتانت روي كربن فعال به روش تماس در زمان 24 ساعت روي همزن انجام شد. كربن هاي فعال اصلاح شده و معمولي به‌عنوان جاذب كروم شش ظرفيتي از محلول‌هاي آبي مورد آزمايش قرار گرفتند. آزمايشات به‌صورت ناپيوسته و پيوسته در شرايط محيط خنثي(7 pH=)، اسيدي(4 pH= ) و قليائي (10 pH=) انجام شد. كروم(VI) به روش اسپكتروفوتومتري اندازه‌گيري شد. يافته ها: زمان به تعادل رسيدن جذب كروم براي كربن فعال معمولي 180 دقيقه و براي كربن فعال اصلاح شده 120 دقيقه بدست آمد. بر اساس مدل لانگموئير حداكثر ظرفيت جذب كروم(VI) براي كربن فعال معمولي 79/1mg/g بود اما در كربن فعال اصلاح شده به 87/8 mg/g افزايش يافت. كربن فعالي كه با دو برابر غلظت CMC از سورفكتانت اصلاح شده بود بيش‌ترين كارآئي جذب را در pH برابر 7 و دز جاذب 5 گرم بر ليتر نشان داد. در آزمايشات پيوسته نقطه شكست منحني كارآئي ستون حاوي كربن فعال اصلاح شده نسبت به كربن معمولي سه برابر بهبود يافت. ايزوترم جذب لانگموئير و سينتيك شبه درجه دو به‌دست آمد. استنتاج: اصلاح كربن فعال با سورفكتانت كاتيوني موجب حذف كامل كروم (VI) در غلظت‌هاي كم‌تر از 10 ميلي‌گرم بر ليتر مي‌گردد. از اين‌رو مي‌توان از اين روش براي افزايش كارآئي جذب اين عنصر سمي از آب استفاده نمود.

Background and purpose: Chromium hexavalent compounds are carcinogens that are found in groundwater as chromate and dichromate negative ions. The aim of this study was to remove Cr (VI) from water by activated carbon modified with cationic surfactant alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride (Benzalkonium chloride). Materials and methods: In terms of the Critical Micelle Concentration (CMC) of surfactant, three concentrations of Benzalkonium Chloride (BZK) including half, one and two fold of CMC were used to modify activated carbon. Modification was performed by contacting activated carbon and surfactant for 24h on the shaker. Ordinary and modified activated carbons were used as sorbents for Cr(VI) removal from aqeoues solutions. Modified Activated Carbon (MAC) by cationic surfactant and Unmodified Activated Carbon (UAC) were examined as adsorbents for Cr (VI) from aqueous solutions. Experiments were conducted in batch and continuous mode in acid (pH=4), natural (pH=7) and alkaline conditions (pH=10). Cr (VI) was measured by spectrophotometer. Results: Time to reach Cr (VI) adsorption equilibrium for UAC and MAC were 180 and 120 min, respectively. Cr (VI) adsorption capacity for UAC was 1.79 mg/g but in MAC the value increased to 8.87 mg/g. 5g/L of MAC modified with 2cmc of surfactant showed greatest Cr (VI) adsorption capacity in natural pH condition. Breakthrough point in the column packed with MAC enhanced 3 times compared with UAC. Adsorption isotherm was best fitted with Langmuir model and adsorption kinetics was determined as pseudo second order. Conclusion: Modification of activated carbon by cationic surfactant causes increase in adsorption capacity of Cr (VI) from aqueous solution. Therefore, it could be used in removal of toxic Cr (VI) compounds from water.