Abstract
The objective of this study was to assess and compare the usability of silver and palladium nanoparticles loaded on activated carbon (Ag NPs-AC and/or Pd NPs-AC) for the removal of Methylene blue (MB) molecules from aqueous solutions. Following the optimization of the effect of variables (batch method) including pH, contact time, initial dye concentration and Ag NPs-AC and Pd NPs-AC amounts on MB removal method the kinetic and isotherm studies have been carried out. Based on difference in MB contents (using a UV–vis spectrophotometer) before and after MB adsorption the removal percentage was calculated. The sorption processes followed the pseudo-second-order in addition to intraparticle diffusion kinetic models with good correlation coefficient. The equilibrium experimental data well fitted to the Langmuir models with maximum adsorption capacity of 71.4 and 75.4 mg/g for Ag NPs-AC and Pd NPs-AC, respectively. The obtained results showed that both adsorbents due to their high MB adsorption capacity in short equilibrium times are good alternative as low-cost sorbent in wastewater treatments
چکیده
هدف از این مطالعه بررسی و مقایسه قابلیت استفاده از نانو ذرات نقره و پالادیوم بارگذاری شده در کربن فعال (Ag NPs-AC و یا Pd NPs-AC) برای حذف مولکولهای متیلن آبی (MB) مولکول از محلولهای آبی است. پس از بهینه سازی اثر متغیر (روش دسته ای) از جمله pH، زمان تماس، غلظت رنگ اولیه و مقادیر نانوذرات نقره-کربن فعال و نانوذرات پالادیوم-کربن فعال بر روش حذفMB ، مطالعات سینتیکی و ایزوترم انجام شده است. بر اساس تفاوت در مقادیر MB (با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر UV) قبل و بعد از جذب MB درصد حذف محاسبه شد. فرآیندهای جذب علاوه بر مدلهای سینتیکی نفوذ درون ذره ای با ضریب همبستگی خوب، از شبه مرتبه دوم تبعیت میکند. تعادل داده های تجربی به خوبی به مدل لانگمویر با حداکثر ظرفیت جذب 71.4 و 75.4 میلی گرم برگرم به ترتیب برای نانوذرات نقره-کربن فعال و نانوذرات پالادیوم-کربن فعال برازش شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که هر دو جاذب بعلت ظرفیت جذب بالای MB در زمان تعادل کوتاه، جایگزین خوبی به عنوان جاذب های کم هزینه در تصفیه فاضلاب است.
1-مقدمه
رنگ و رنگدانه به طور گسترده در منسوجات، کاغذ، پلاستیک، چرم، مواد غذایی و صنایع آرایشی و بهداشتی تا محصولات رنگی استفاده میشود. رنگ های آلی در بسیاری از فاضلاب های صنعتی دیده میشود. اکثر رنگ های تجاری به دلیل پایداری شیمیایی و مشکل در تجزیه آنها [1] باعث مشکلات جدی زیست محیطی و بهداشتی از جمله اثر جهش زا و سرطان زا شده است [2]. این پساب های رنگی نفوذ نور خورشید به محیط زیست آبزیان را کاهش داده و به طور قابل توجهی مانع از فرایندهای فتوسنتز میشود. از سوی دیگر، رنگها با کاهش سطوح اکسیژن در آب منجر به خفگی گیاهان آبزی و جانوران میشود [3،4]. بسیاری از رنگ و رنگدانه ها اثرات سمی، سرطان زا و جهش زا در زندگی آبزیان و انسانها دارند. با توجه به پایداری رنگ در حضور نور و گرما، تجزیه زیستی و عوامل اکسید کننده علاوه بر مقاومت آنها در برابر هضم هوازی [5]، تصفیه فاضلاب کار سختی است. هیچ فرایندی قادر به تصفیه فاضلاب به خاطر ماتریسهای پیچیده آن نیست [6]. در عمل، ترکیبی از فرآیندهای تصفیه آب مختلف برای بدست آوردن موثر آب با یک کیفیت مورد نظر با هزینه کم مورد نیاز است. جذب فاز مایع به عنوان محبوب ترین روش حذف آلاینده، پساب تصفیه شده با کیفیت بالا تولید میکند [7-9]. جذب یک انتخاب جایگزین عالی به ویژه با استفاده از ظرفیت جذب جاذب ارزان قیمت و بالا بدون نیاز به هر مرحله قبل از فراوری اضافی قبل از کاربرد است. جذب نسبت به روش های تصفیه فاضلاب دیگر از نظر هزینه های اولیه، انعطاف پذیری و سادگی طراحی آن، سهولت بهره برداری و عدم حساسیت به آلاینده های سمی برتری دارد [10-12].
با توجه به خواص منحصر به فرد نانو ذرات به خصوص نانو ذرات فلزی در ساختار بالا، مقاومت مکانیکی و حرارتی بالا، بالا بودن تعداد خالی بالای سایت های سطح فلزی واکنش پذیر یا رفتار نیمه فلزی و سطح بالا، به تازگی آنها به طور گسترده ای برای حذف مواد سمی مختلف استفاده میشود...