سنتزو بکارگیری نانوکامپوزیت PANIL / Fe3O4 به عنوان جاذبی موثر در حذف استایرن از پساب: بهینه‎سازی و مدلسازی فرآیند

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه ازاد اسلامی ماهشهر

2 گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی ماهشهر

3 گروه شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ماهشهر

10.22075/chem.2019.15706.1510

چکیده

امروزه استفاده از جاذب‌های مغناطیسی و به دنبال آن جداسازی مغناطیسی آلاینده‌ها از فاضلاب‌های صنایع، به دلیل سادگی، هزینه کم و سرعت بالا بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. از این رو هدف از انجام مطالعه حاضر، سنتز نانوکامپوزیت مغناطیسیPANIL / Fe3O4و استفاده از آن به‌عنوان یک جاذب مغناطیسی برای حذف استایرن از فاضلاب صنعتی بود. به منظور شناسایی جاذب‌ آنالیزهای VSM، EDAX، FT-IR و SEM انجام شد. اثر متغیرهای مستقل از جمله pH، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه استایرن بر عملکرد پاسخ (راندمان حذف استایرن) با روش سطح-پاسخ بر مبنای طراحی CCD مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز واریانس (ANOVA) به عنوان روش آماری آنالیز پاسخ ها، استفاده شد. مدل پیشنهادی برای راندمان حذف استایرن از نظر آماری در سطح اطمینان 94 درصد معنی‎دارر و ضعف برازش مدل پیشنهادی در سطح اطمینان 94 درصد بی‎معنی (804/0=P)، راندمان حذف استایرن تابع pH، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه استایرن بود و همچنین راندمان حذف استایرن در شرایط بهینه برای متغیرهای ذکر شده به ترتیب (زمان تماس 5 دقیقه، pH 6، غلظت اولیه استایرن ppm 40 و مقدار جاذب g 08/0) برابر 96 درصد تعیین گردید. فرآیند جذب سطحی تحت شرایط آزمایشگاهی ذکر شده یک روش کارآمد برای حذف استایرن از محلول‎های آبی می‎باشد. طراحی آزمایش به روش بهینه CCD می‎تواند با کاهش تعداد آزمایش‎ها بهترین شرایط حذف استایرن را تأمین نماید. مدل‌های سینتیکی درجه اول و درجه دوم مورد بررسی قرارگرفت، که مدل شبه درجه دوم (99/0=2R) بیشترین تطبیق را با داده‌های آزمایشگاهی از خود نشان داد. پارامترهای جذبی استایرن با بهره‌گیری از سه مدل همدمای جذب تمکین، لانگمویر و فروندلیچ مورد ارزیابی قرار گرفت. با در نظر گرفتن همزمان دو معیار ضریب همبستگی، مدل تمکین (99/0=2R) بهترین برازش را به داده‌های جذبی نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and application of Fe3O4/PANIL nanocomposite as efficient adsorbent in the removal of styrene from waste water: Optimizing and modelling the process

نویسندگان [English]

  • ali jalalifar 1
  • Vahid Zare-Shahabadi 2
  • Soheil Sayyahi 3
1 Islamic Azad University of Mahshahr
2 Department of Chemistry, Mahshahr Branch, Islamic Azad University
3 Department of Chemistry, Mahshahr Branch, Islamic Azad University
چکیده [English]

In this study, the application of adsorption process in the treatment of wastewater containing styrene has been evaluated and for optimizing process conditions, the surface response method (RSM) has been used. In this method, the experiments were performed on the basis of the central combination design, based on the change in contact time, pH, initial concentration of styrene and the amount of adsorbent as an effective factor in removal of styrene. In the first section, the PANIL/Fe3O4 nanoparticle absorbent was used to detect adsorbent analyzes of VSM, EDX, FT-IR and SEM. Analysis of variance shows that the obtained relationship to remove styrene has the ability to match the experimental data to 0.949. The best conditions for removal of styrene, contact time of 5 minutes, pH 6, initial concentration of styrene 40 ppm, and adsorbent content of 0.08 g were obtained. First-order and quadratic kinetic models were investigated, which showed that the pseudo-second-order model (R2=0.99) showed the highest correlation with experimental data. The absorption parameters of styrene were evaluated using three models of Tamkin, Langmuir and Freundlich absorption symmetry. Considering simultaneously the two correlation coefficients, the Tamkin model (R2=0.99) showed the best fit to the absorption data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Styrene
  • PANIL/Fe3O4 nanocomposite absorbent
  • surface reaction method
  • Adsorption
[1] A. Gdszczak, G. Bartelmus and I. Gree, Appl. Microbiol. Biotechnol., 93(2012) 565.
[2] G. Tchobanoglous, F. L. Burton and H.D. Stensel, (2012). Wastewater engineering, treatment and reuse, 5th Ed., Metculf and Eddy, McGraw-Hill Inc., NY.
[3] H. Yang, R. Xu, X. Xue, F. Li, G. Li. J. Hazard. Mater. 152(2008) 690.
[4] M. Tuzen, K.O. Saygi, M. Soylak. J. Hazard. Mater. 152 (2008) 632.
[5] E.A .Deliyanni, E.N .Peleka. and K. A. Matis, J. Hazard. Mater. 141(2007) 176.
[6] J.Gómez-Pastora, E. Bringas, I. Ortiz. Chem. Eng. J. 256 (2014) 187.
[7] J. Duan,  R.Liu,T. Chen, B.Zhang and Liu, J., Desalination, 293(2012) 46.
[8]M.J Wang, Y.L.Xie, Z.J .Chen, S.J.Yao, J. Appl. Polym. Sci. 117 (2012) 3001.
[9] M.Bagherzadeh, H.Haddadi, M.Iranpour, Prog. Org. Coat. 101 (2016) 149.
[10] A.Elhalil, H.Tounsadi, R.Elmoubarki, F.Z.Mahjoubi, M.Farnane, M. Sadiq, M.Abdennouri, S.Qourzal, N.Barka, Water Resources and Industry, 15 (2016) 41.
[11] M. Dehghani, M. Ghadami, T. Gholami, M. Ansari Shiri, Z. Elhameyan, M. R. Javaheri, N. Shamsedini, S. Shahsavani. J. Health. Sci. Surveillance, 3 (2015)139.
[12] F.K. Olia, S. Sayyahi, N. Taheri, C. R. Chim. 20 (2017) 370.
[13] M. H. Ehsani, S. Esmaeili, M. Aghazadeh, P. Kameli, Isa Karimzadeh, J. Supercond. Nov. Magn. (2018).
[14] A. Amini, S. Sayyahi, S.J. Saghanezhad, N. Taheri, Catal. Commun. 78 (2016) 11.
[15] M. Mahmoud. Amira, A. Ibrahim .Fatma, A. Shaban .Seham, A. Youssef .Nadia, Egyptian Journal of Petroleum 24 (2015) 27.
[16] Mahnaz Adeli, Yadollah Yamini, Mohammad Faraji, Arabian Journal of Chemistry 10(2017) S514.
[17] H.S., H.S. Ibrahim, T.S. Jamil, E.Z.Hegazy,J. Hazard. Mater. 182 (2010). 842.
[18] M. Faraji, M.Yamini, Saleh, M. Rezaee, M. Ghambarian, M. Hassani, R., 2010c. Anal. Chim. Acta 659, 172.
[19] T. Abdel-Ghani. Nour, A. El-Chaghaby .Ghadir, S. Helal .Farag, Journal of Advanced Research 6 (2015), 405.
[20] N. Garba. Zaharaddeen, I. Ugbaga .Nkole, Amina, K. Abdullahi .Beni-Seuf Univ. J. Appl. Sci. 5 (2016) 170.
[21] R. Laus, V. Tadeu de Favere., Bioresource Technology 102 (2011) 8769.
[22]R. Foroutan, H. Esmaeili, S. m. Derakhshandeh Rishehri, F. Sadeghzadeh, S. r. Mirahmadi, M. Kosarifard, B. Ramavandi,  Data in Brief, 12(2017)485.
[23] A. Mohammad, S. Mohammad Hossein, R. Zahra, J. Of Applied Chemistry, 28 (1392) 91, in Persian.
[24] D. Hamid, M. Maryam, J. Of Applied Chemistry, 50 (1398) 9, in Persian.