حذف زرد آلیزارین از آب به وسیله‌ی کربن‌فعال تهیه شده از تابش امواج ریزموج برسبوس برنج: مطالعه‌ی ترمودینامیکی، تعادلی و سینتیکی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 شیمی‌فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

در این مقاله، از سبوس برنج به عنوان یک ماده اولیه ارزان‌قیمت برای تهیه‌ی کربن‌فعال با مساحت سطح بالا، با هدف حذف زرد آلیزارین از آب استفاده شده است. برای تهیه کربن‌فعال از روش فعال‌سازی شیمیایی به وسیله فسفریک اسید استفاده شده است. از تابش امواج ریزموج، به منظور صرفه‌جویی در مصرف انرژی و مدت زمان تهیه کربن فعال استفاده شد. برای بررسی خصوصیات کربن‌فعال تهیه‌شده از تکنیک‌های SEM، XRD و FT-IR استفاده شد. اثر دما و اثر غلظت بر روی میزان جذب زرد آلیزارین بررسی شدند. کربن‌فعال تهیه شده، ظرفیت جذب بسیار خوبی برای حذف زردآلیزارین از آب نشان داد. حذف این رنگ از آب با دیدگاه‌های سینتیکی، تعادلی و ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. داده‌های تجربی سینتیکی به وسیله مدل‌های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، شبه مرتبه اصلاح شده، الوویچ، بنگام، لانگمویر و شبه فرکتالی لانگمویر بررسی شدند. داده‌های تجربی تعادلی به وسیله همدماهای لانگمویر، فروندلیچ، ردلیچ – پترسون، سیپس و تمکین مورد بررسی قرار گرفت. بهترین نتایج برای برازش داده‌های تجربی تعادلی و سینتیکی به ترتیب توسط همدمای سیپس و مدل سینتیکی شبه فرکتالی لانگمویر بدست آمد. با توجه به بررسی ترمودینامیکی، کمیات ترمودینامیکی جذب مشخص شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Removal of Alizarin yellow from water by activated carbon prepared from microwave radiation of rice husk: Thermodynamic, equilibrium and kinetic study

نویسندگان [English]

  • Hadis Bashiri 1
  • Samira Nesari 2
1 Department of physical chemistry, Faculty of Chemistry, Univercity of Kashan, Kashan, Iran
2 Department of Physical Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]

In this paper, the rice husk has been used as an abundant and low cost precursor to prepare activated carbon with high surface area for removal of alizarin yellow from water. To prepare activated carbon chemical activation with phosphoric acid has been used. Microwave heating source was used to reduce the treatment time and energy consumption of carbon active preparation. The obtained activated carbon was characterized by SEM, XRD, FT-IR techniques. The influences of adsorbent dosage and temperature on alizarin yellow adsorption were studied. The obtained activated carbons showed a good adsorption capacity for removal of Alizarin yellow from water. Adsorption of alizarin yellow onto the prepared activated carbons was studied by thermodynamics, equilibrium and kinetics point of views. Pseudo first order, pseudo second order, Elovich, Bangham, Langmuir and fractal-like Langmuir models were used to analysis the experimental kinetics data. The equilibrium data were analyzed using Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Sips and Temkin models. The best results to fit equilibrium and kinetic experimental data was obtained with Sips isotherm and fractal-like Langmuir model, respectively. The thermodynamic properties of adsorption were determined by thermodynamics study.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Activated carbon
  • rice husk
  • adsorption kinetics
  • alizarin yellow
  • microwave radiation
  • equilibrium
  • thermodynamics

[1] L.F. H. ∅llgaard, J. Galster and O.C. Hansen, Survey of Azo-colorants in Denmark: Consumption, Use Health and Environmental Aspects, Denmark: Ministry of Environment and Energy, )1998(.

[2] S. Parra, S. Elena Stanca, I. Guasaquillo and K. Ravindranathan Thampi, Applied Catalysis B: Environmental, 51 (2004) 107.

[3] F. Al-Momani, E. Touraud, J.R. Degorce-Dumas, J. Roussy and O. Thomas, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 153 (2002) 191.

]4 [بلارک، داود; کرد مصطفی پور، فردوس; جغتایی، علی، مجله شیمی کاربردی، شماره 38 (1395) ص 138.

]5 [ملاکاظمی، فرانک; پروینی، مهدی، مجله شیمی کاربردی، شماره 46 (1397) ص 170.

[6] S. Eris and H. Bashiri, Progress in Reaction Kinetics and Mechanism, 41 (2016) 109.

[7] S.H. Azizian, M. Haerifar and H.,Bashiri, Chemical Engineering Journal, 146 (2009) 36.

[8] T. Karanfil, in: J.B. Teresa (Ed.), Interface Science and Technology, Elsevier, (2006), 345.

[9] K.Y. Foo and B.H. Hameed, Bioresource Technology, 104 (2012) 679.

[10] Y.A. Alhamed, Journal of Hazardous Materials, 170 (2009) 763.

[11] R. Baccar, J. Bouzid, M. Feki and A. Montiel, Journal of Hazardous Materials, 162 (2009) 1522.

[12] M. Kubota, A. Hata and H. Matsuda, Carbon, 47 (2009) 2805.

[13] D. Savova, E. Apak, E. Ekinci, F. Yardim, N. Petrov, T. Budinova, M. Razvigorova and V. Minkova, Biomass and Bioenergy, 21 (2001) 133.

[14] H. Bassim and B.M. Daud, Adsorption Studies of Basic Dye on Activated Carbon Derived from Agricultural Waste: Hevea brasiliensis Seed Coat, (2008).

[15] J.A. Menéndez-Díaz, I. Martín-Gullón, in: J.B. Teresa (Ed.), Interface Science and Technology, Elsevier, (2006), 1.

[16] Y. Ji, T. Li, L. Zhu, X. Wang and Q. Lin, Appl. Surf. Sci., 254 (2007) 506.

[17] J. Guo and A.C. Lua, Carbon,38 (2000) 1985.

[18] E. Yagmur, M. Ozmak and Z. Aktas, Fuel,87 (2008) 3278.

[19] W. Li, L.-b. Zhang, J.-h. Peng, N. Li and X.-Y. Zhu, Industrial Crops and Products, 27 (2008) 341.

[20] A.S. Franca, L.S. Oliveira, A.A. Nunes and C.C.O. Alves, Bioresource Technology, 101 (2010) 1068.

[21] Q.-S. Liu, T. Zheng, P. Wang and L. Guo, Industrial Crops and Products, 31 (2010) 233.

[22] N.R. Mahmood Abbasi, Journal of Hazardous Materials, 153 (2008) 942.

[23] M.S. Solum, R.J. Pugmire, M. Jagtoyen and F. Derbyshire, Carbon,33 (1995) 1247.

[24] H.N. Tran, S.-J. You and H.-P. Chao, Journal of Environmental Chemical Engineering, 4 (2016) 2671.

[25] I. Langmuir, Journal of the American Chemical Society, 38 (1916) 2221.

[26] H. Freundlich, Über die Adsorption in Lösungen, Zeitschrift für Physikalische Chemie, (1907), 385.

[27] R. Sips, The Journal of Chemical Physics, 16 (1948) 490.

[28] M. J. Temkin and V. Pyzhev, Acta Physicochim. URSS, 12 (1940) 217.

[29] O. Redlich and D.L. Peterson, The Journal of Physical Chemistry, 63 (1959) 1024.

[30] M.B. Gholivand, Y. Yamini, M. Dayeni, S. Seidi and E. Tahmasebi, Journal of Environmental Chemical Engineering, 3 (2015) 529.

[31] M. Salman, M. Athar, U. Shafique, M. Imran, R. Rehman, A. Akram and S. Zulfiqar Ali, Turkish J. Eng.  Env.  Sci., 35 (2011) 209.

[32] A.A. Azeez, Tikrit Journal of Pure Science, 17 (2012) 89.

[33] A. Lakshmi Narayanan, M. Dhamodaran and J. Samu Solomon, International Journal of Engineering and Applied Sciences, 7 (2015) 36.

[34] J.-Y. Yang, X.-Y. Jiang, F.-P. Jiao and J.-G. Yu, Appl. Surf. Sci., 436 (2018) 198.

[35] S. Lagergren, Handlingar., 24 (1989) 1.

[36] Y.S. Ho and G. McKay, Process Saf. Environ. Prot., 77 (1999) 165.

[37] M.J.D. Low, Chemical Reviews,60 (1960) 267.

[38] C. Aharoni, S. Sideman and E. Hoffer, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 29 (1979) 404.

[39] A.W. Marczewski, Langmuir, 26 (2010) 15229.

[40] M. Haerifar and S. Azizian, The Journal of Physical Chemistry C, 116 (2012) 13111.