سنتز کربن فعال از ضایعات کارخانه های تولید کشمش و بررسی عملکرد آن در حذف متیلن بلو در مقایسه با جاذب های تجاری

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 تبریز- دانشگاه شهید مدنی آذربایجان- دانشکده علوم پایه- گروه شیمی

2 تبریز- دانشگاه علوم پزشکی تبریز- مرکز تحقیقات ایمنی غذا و دارو

چکیده

کارگاه‌های تولید کشمش با معضلی به نام وجود پسماندها و مواد زاید غیرقابل استفاده در صنعت خود روبرو هستند. با توجه به غنی بودن ضایعات این صنعت از مواد کربنی، در این کار اقدام به سنتز کربن فعال به روش شیمیایی از ضایعات کشمش نمودیم. برای سنتز کربن فعال از روش‌ شیمیایی با عامل فعالساز روی کلرید به نسبت جرمی یک به یک استفاده شد. پس از بهینه‌سازی پارامترهای مختلف مانند نوع عامل فعال‌ساز، نسبت عامل فعال‌ساز، دمای کربونیزاسیون و زمان کربونیزاسیون بهترین شرایط برای سنتز کربن‌فعال مشخص شد. پس از آن به منظور بررسی کارایی کربن فعال سنتز شده اقدام به اجرای آزمون حذف رنگ متیلن‌بلو به عنوان مدل گردید. شرایط بهینه برای حذف رنگ متیلن بلو با استفاده از کربن‌فعال حاصل از ضایعات شکست شامل pH خنثی، دمای محیط و مقدار جاذب 01/0 گرم در 10 میلی‏لیتر محلول با غلظت 20 میلی‌گرم بر لیتر بدست آمد که در این شرایط راندمان حذف بیش از 99 درصد حاصل می‏شود. ظرفیت جذب در حدود mg g-1 20 و سنتیک واکنش شبه مرتبه دوم بوده و با توجه به بررسی‌های ترمودینامیکی واکنش گرماگیر، خودبخودی و با افزایش آنتروپی همراه است. همچنین مکانیسم جذب رنگ بر روی جاذب از ایزوترم‌ لانگمویر تبعیت می‌کند که نشان‌دهنده یکنواخت بودن سطح جاذب و جذب تک لایه می‌باشد. در نهایت به منظور مقایسه عملکرد کربن فعال سنتزی، میزان حذف رنگ با نمونه سنتز شده در شرایط بهینه با نمونه کربن فعال تجاری شرکت مرک، جاکوبی و کربن فعال حاصل از پوست بادام مقایسه شد. نتایج نشان داد که کربن فعال سنتزی قابلیت رقابت با نمونه‌های تجاری را دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis of activated carbon from the waste of raisin production companies and evaluation of its use in the removal of methylene blue in comparison with commercial sorbents

نویسندگان [English]

  • Amir Abbas Matin 1
  • Fatemeh Keshtmand 1
  • Elnaz Marzi Khosrowshahi 2
  • SeyedMasood Seyed Ahmadian 1
  • Ahad Beheshti Kovij 1
  • Rahman Salamat-Ahangari 1
1 Tabriz - Shahid Madani University of Azerbaijan - Faculty of Basic Sciences - Department of Chemistry
2 Tabriz - Tabriz University of Medical Sciences - Food and Drug Safety Research Center
چکیده [English]

Abstract
Raisin factories face a problem called waste and unusable waste in their industry. Due to the richness of industrial waste in this industry from carbon, in this work, we synthesized activated carbon by chemical method from raisin waste. For the synthesis of activated carbon, a chemical method with a zinc chloride activating agent was used in one to one mass ratio. After the optimization of various parameters such as type of activation agent, the ratio of activating agent, carbonization temperature and carbonization time, the best conditions for activated carbon were obtained. Then, in order to evaluate the efficiency of the synthesized activated carbon, a methylene blue dye removal test as a model was performed. Optimal conditions for the removal of methylene blue dye using the activated carbon including neutral pH, ambient temperature and the amount of adsorbent 0.01 g in 10 mL of solution with a concentration of 20 mg L-1 were obtained. In these conditions, the removal efficiency is more than 99%. The adsorption capacity is about 20 mg g-1 and the reaction kinetics is quasi-second order and according to thermodynamic studies the endothermic reaction is spontaneous and with increasing entropy. The dye adsorption mechanism on the adsorbent also follows the Langmuir isotherm, which indicates the uniformity of the adsorbent surface and the monolayer adsorption. Finally, in order to compare the performance of synthetic activated carbon, the amount of dye removal under optimal conditions was compared with the commercial activated carbon including Merck, Jacobi and activated carbon obtained from the almond shell. The results showed that synthetic activated carbon can compete with commercial samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Raisin waste
  • Activated carbon
  • Chemical activation
  • Sorbent
  • Methylene blue
  • Dye removal

مراجع

[1] S. Ong, C. Lee, Z. Zainal, Bioresour. Technol. 98 (2007) 2792.
[2] J.-L. Gong, B. Wang, G.-M. Zeng, C.-P. Yang, C.-G. Niu, Q.-Y. Niu, W.-J. Zhou, Y. Liang, J. Hazard. Mater. 164 (2009) 1517.
[3] G. Crini, Bioresour. Technol. 97 (2006) 1061.
[4] N. M. Mahmoodi, M. Arami, J. Photochem Photobiol A: Chem. 182 (2006) 60.
[5] W. Konicki, K. Cendrowski, X. Chen, E. Mijowska, Chem. Eng. J. 228 (2013) 824.
[6] M. S. Siboni, M. Samarghandi, J.-K. Yang, S.-M. Lee, J. Adv. Oxid. Technol. 14 (2011) 302.
[7] K. P. Singh, S. Gupta, A. K. Singh, S. Sinha, J. Hazard. Mater. 186 (2011) 1462.
[8] K.-s. Wang, H.-Y. Chen, L.-C. Huang, Y.-C. Su, S.-H. Chang, Chemosphere, 72 (2008) 299.
[9] M. Toor, B. Jin, S. Dai, V. Vimonses, J. Ind. Eng. Chem. 21 (2015) 653.
[10] P. A. Carneiro, G. A. Umbuzeiro, D. P. Oliveira, M. V. B. Zanoni, J. Hazard. Mater. 174 (2010) 694.
[11] M. Iram, C. Guo, Y. Guan, A. Ishfaq, H. Liu, J. Hazard. Mater. 181 (2010) 1039.
[12] A. Adeleh, M. Ali, J. Of Applied Chemistry, 58 (1400) 94, in Persian. 
[13] S. Pal, A. S. Patra, S. Ghorai, A. K. Sarkar, V. Mahato, S. Sarkar, R. Singh, Bioresour. Technol. 191 (2015) 291.
[14] H. H. Ngo, W. Guo, J. Zhang, S. Liang, C. Ton-That, X. Zhang, Bioresour. Technol. 182 (2015) 353.
[15] C. Li, Y. Dong, J. Yang, Y. Li, C. Huang, J. Mol. Liq. 196, (2014) 348.
[16] R. Bhattacharyya, S. K. Ray, Chem. Eng. J. 260 (2015) 269.
[17] M. Roosta, M. Ghaedi, A. Daneshfar, R. Sahraei, A. Asghari, Ultraso. Sonochem. 21 (2014) 242.
[18] M. Ghaedi, M. N. Biyareh, S. N. Kokhdan, S. Shamsaldini, R. Sahraei, A. Daneshfar, S. Shahriyar, Mat. Sci. Eng. C, 32 (2012) 725.
[19] M. Faranak, P. Mehdi, J. Of Applied Chemistry, 46 (1397) 157, in Persian.
[20] Z. Xi, B. Chen, J. Environ. Sci. 26 (2014) 737.
[21] I. Ali, M. Asim, T. A. Khan, J. Environ. Manag. 113 (2012) 170.
[22] S. Yakout, A. Daifullah, Desalination Water Treat. 51 (2013) 6711.
[23] P. Kaewsarn, Chemosphere, 47 (2002) 1081.
[24] J. K. Ratan, M. Kaur, B. Adiraju. Materials Today: Proceedings 5 (2018) 3334.
[25] A. Aygün, S. Yenisoy-Karakas, I. Duman, Microporous and Mesoporous Materials, 66 (2003) 189.
[26] G. McKay, G. Ramprasad, P.P. Mowli, Water Air Soil Pollut, 29 (1986) 273.
شیمى کاربردى روز
دوره 17، شماره 62
فروردین 1401
صفحه 83-98

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار