حذف رنگ های کاتیونی از نمونه های آبی با پلیمر صمغ عربی مغناطیسی
نویسندگان
1 گروه شیمی تجزیه و شیمی فیزیک، دانشکده علوم شیمی و نفت، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 گروه شیمی تجزیه و شیمی فیزیک، دانشکده علوم شیمی و نفت، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
doi
10.48308/envs.2024.1400چکیده
سابقه و هدف: بیش از 75 درصد از سطح زمین با آب پوشیده شده است، اما تنها سه درصد آن آب شیرین است و از این مقدار یک درصد برای استفاده مردم در دسترس میباشد. اخیراً توجه زیادی به حذف رنگ ها از پساب جهت کنترل آلودگی آب معطوف شده است. جذب سطحی به دلیل امکانپذیری اقتصادی و گزینش پذیری عالی، یکی از محبوب ترین تکنیک ها برای تصفیه رنگ های آلی است. به همین دلیل ساخت جاذب های سبز با کارایی بالا امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مواد و روش ها: در این کار پژوهشی از صمغ عربی بعنوان یک پلیمر طبیعی برای تهیه جاذب استفاده شده است. به منظور افزایش مساحت سطح و استحکام این جاذب طبیعی و همچنین کاهش حلالیت آن در آب و یا بعبارتی نامحلول سازی آن در آب، اسید سیتربک بعنوان اتصال دهنده عرضی مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، پلیمر سنتز شده با نانوذرات آهن مغناطیسی شد تا بازیابی آن از محیط را با اعمال میدان مغناطیسی آسان کند. در نهایت جاذب تهیه شده برای حذف رنگ های کاتیونی کریستال ویولت، مالاشیت سبز و متیلن آبی از نمونه های آبی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج و بحث: در این مطالعه، اثر پارامترهای مختلف از جمله، pH محلول، مدت زمان تماس جاذب با محلول رنگ، مقدار جاذب و دمای محلول رنگی نیز بر راندمان حذف مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نتایج حاصل، ظرفیت جذب جاذب (CL-GA / Fe3O4) با افزایش غلظت رنگ ها افزایش پیدا کرد و به ترتیب به سطوح ماکزیمم خود یعنی 80/209، 12/205 و 12/177 میلیگرم در گرم جاذب برای متیلن آبی، کریستال ویولت و مالاشیت سبز رسید. همچنین، راندمان حذف برای این رنگها با افزایش pH محلول نمونه افزایش یافت و به 43/99 درصد برای متیلن آبی، 13/97 درصد برای مالاشیت سبز و 62/96 درصد برای کریستال ویولت در pH معادل شش رسید. علاوه بر این، با افزایش دمای جذب، راندمان حذف رنگ ها افزایش یافت. لازم به ذکر است که در این تحقیق، پس از 20 دقیقه، هر دو رنگ متیلن آبی و مالاشیت سبز به حداکثر میزان حذف خود رسیدند. در مقابل، کریستال ویولت به حداکثر میزان حذف خود در یک بازه زمانی 15 دقیقه ای رسید. در این بررسی مشاهده گردید که مدل لانگمویر در مقایسه با مدل فروندلیچ، تناسب قابلتوجهی نسبت به دادههای جذب نشان میدهد. همچنین در این مطالعه مشخص گردید که دادههای سینتیکی جذب بدستآمده با مدل شبه مرتبه دوم مطابقت دارد. نتیجه گیری: در این تحقیق، از جاذب پلیمری صمغ عربی مغناطیسی (CL-GA / Fe3O4) بعنوان یک نانو جاذب نوین برای حذف رنگهای کاتیونی استفاده شد. در این مسیر، از روشهای متنوعی ازجمله FT-IR، FESEM، EDX و VSM برای مشخصه یابی جاذب (CL-GA / Fe3O4) استفاده شد. این جاذب با راندمان بسیار بالایی رنگ های مورد نظر را حذف کرد. اتصال عرضی صمغ عربی با اسید استیک نه تنها باعث کاهش حلالیت صمغ در نمونه های آبی شد بلکه با ایجاد گروه های کربوکسیل امکان حضور بارهای منفی در سطح جاذب را فراهم کرد و بدین طریق با ایجاد برهمکنش های الکتروستاتیک نقش مهمی را در فرایند جذب ایفا کرد.