بررسي تجربي و مدل‌سازي حذف 4-نيتروفنل و 4-نيتروآنيلين از محلول‌آبي با استفاده از نانوگرافن اكسيد مغناطيسي

كارشناسي ارشد

در پژوهش حاضر سنتز گرافن اكسيد مغناطيسي به‌عنوان جاذب جهت دستيابي به جداسازي با هزينه كم، در حذف دو آلاينده آلي 4-نيتروفنل و 4-نيتروآنيلين با استفاده از يك روش هيدروترمال بهبود يافت. عملكرد فرايند جذب سطحي به‌عنوان تابعي از چهار فاكتور شامل دما، زمان اختلاط، pH محلول و غلظت اوليه آلاينده‌ها موردمطالعه قرار گرفت. مطالعات نشان دادند كه زمان تعادل براي 4-نيتروفنل و 4-نيتروآنيلين به ترتيب در 70 و 100 دقيقه ميسر مي‌شود. تأثير مقدار جاذب جهت بهينه‌سازي هزينه‌هاي عملياتي فرايند نيز بررسي شد. آزمايش‌هاي ناپيوسته نشان از عالي بودن ظرفيت جذب گرافن اكسيد مغناطيسي سنتز شده براي حذف هر دو آلاينده داشت كه قابليت بازيابي مجدد دارد. به‌منظور بررسي تأثير پارامترهاي مؤثر، آزمايش‌هاي ناپيوسته تحت شرايط موردنظر انجام گرفت و بيشترين ظرفيت جذب براي 4-نيتروفنل و 4-نيتروآنيلين mg/g 4/479 و 1/312 به دست آمد. ايزوترم هاي جذب براي توصيف رفتار و مكانيسم بين جاذب و محلول آبي ارزيابي شدند. براي هر دو نوع آلاينده، مدل سينتيكي شبه درجه دوم و مدل ايزوترمي لنگموير بهترين تطابق را با داده‌هاي تجربي داشتند. مقادير ∆G، ∆H و ∆S به‌دست‌آمده از ترموديناميك جذب حاكي از خودبه‌خودي، گرمازا و افزايش بي‌نظمي حين واكنش بود. دو مكانيسم تعامل π–π و پيوند الكترواستاتيك به‌عنوان مكانيسم‌هاي پيشنهادي بر طبق مدل به‌دست‌آمده ارائه شدند. نهايتاً روش آماري سطح پاسخ به‌منظور بهينه‌سازي پارامترها، دستيابي به بيشينه ظرفيت جذب، بررسي تأثير متقابل پارامترها روي جذب و تعداد آزمايش‌هاي جذب به كار گرفته شد. داده‌هاي تجربي با تحليل واريانس مورد ارزيابي قرار گرفتند كه مدل درجه دوم سازگاري خوبي ارائه داد. متغيرهاي بهينه سازي شده جهت دستيابي به بيشينه ظرفيت جذب به ترتيب براي 4-نيتروفنل و 4-نيتروآنيلين دماي 25 و 25 درجه سانتي گراد، غلظت 320 و 450 ميلي گرم بر ليتر، زمان تماس 120 و 120 دقيقه و pH 95/3 و 2 گزارش شد و در اين شرايط بيشترين ظرفيت جذب نيز به ترتيب mg/g 480 و 32/313 به دست آمدند. خطاي حاصل از تطابق آزمايش هاي تجربي و نتايج آماري نشان داد سازگاري خوبي برقرار است و فقط به ترتيب 39/3 و 64/0 درصد از آزمايشات سازگاري نداشته اند.

192746

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر احد قائمي