حذف رنگدانه متیلن‌بلو از محلول‌های آبی توسط کامپوزیت بتا سیکلودکسترین/ اکسیدروی

Abstract

چکیده:سابقه و هدف: استفاده زیاد از سموم دفع آفت در کشاورزی و ورود مقداری از این ترکیبات در آب و محصولات سبب شده است تا یکی از راهبردهای اصلی در کشاورزی، افزایش سطح سلامت جامعه با استفاده کمتر از سموم دفع آفات و در نتیجه تولید محصول سالم و در وهله بعد جداسازی سموم موجود در آب‌های آلوده قبل از رهاسازی در محیط زیست باشد. سم در کشاورزی به ماده شیمیایی طراحی شده برای کشتن آفت‌ها اطلاق می‌شود. سم در زنجیره غذایی گاهی تا چند هزار بار تغلیظ ‌شده و بیشتر آنها به ویژه اگر دارای حلقه آروماتیک باشند به آسانی تجزیه نمی‌شوند. هدف از این پژوهش جذب سطحی متیلن‌بلو از محلول‌ آبی توسط کامپوزیت بتا سیکلودکسترین/ اکسیدروی است.مواد و روش‌ها: نانوکامپوزیت بتا سیکلودکسترین/ اکسیدروی از روش سل-ژل در محلول آبی و تحت جو نیتروژن سنتز شده و با استفاده از تکنیک‌های FTIR، SEM وXRD با موفقیت شناسایی شد. طول موج جذب ماکزیمم متیلن‌بلو، با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر UV-VIS و اسکن محدوده طول موج 400 تا800 نانومتر در 665 نانومتر تعیین شد. جذب سطحی متیلن‌بلو بر کامپوزیت بتا‌سیکلودکسترین/ اکسیدروی به صورت ناپیوسته ارزیابی شد. pH اولیه (1، 4 ، 7 ،9 و 12)، مقدار اولیه جاذب (005/0، 01/0، 015/0 و 02/0 گرم)، غلظت اولیه متیلن بلو (20،10،5 و30 میلی‌گرم بر لیتر)، و زمان تماس تا 40 دقیقه و نیز فرایند واجذب بررسی مورد مطالعه قرار گرفتند. مدل‌های همدمای جذب لانگمویر، فروندلیچ و تمکین بررسی شدند. داده‌های تجربی با مدل‌های سینتیکی مختلف مطالعه شدند. پارامترهای ترمودینامیکی در جذب سطحی شامل تغییر انرژی آزاد گیبس (∆G0)، تغییرآنتروپی (∆S0) و تغییر آنتالپی(∆H0) با بررسی فرایند جذب در چند دمای مختلف اندازه‌گیری شدند.یافته‌ها: کمترین مقدار جذب در 7=pH و بیشترین مقدار در pH اسیدی 1 مشاهده می‌شود. به نظر می‌رسد افزایش جذب متیلن-بلو در pH اسیدی به دلیل تبدیل آلاینده به آنیون است که موجب جذب سطحی قدرتمندتر می‌شود. تا 15 دقیقه پس از شروع فرایند، جذب با سرعت انجام شده و سپس با سرعت کمتری انجام می‌شود. جذب بعد از 30 دقیقه به تعادل می‌رسد. بیشترین ظرفیت جذب در غلظت 5 میلی‌گرم ‌بر ‌لیتر از آلاینده در حضور 005/0 گرم در ‌لیتر از جاذب و در دمای 20 درجه سانتی‌گراد اتفاق می‌افتد. فرایند جذب گرمازا و با کاهش انتروپی همراه است. مقادیر ثابت‌های ترمودینامیکی ∆H0 ‌‌و ∆S0 به ترتیب kj/mol 185/55- و j/(k∙mol) 62/195- می‌باشند. در دمای 20 درجه سانتی‌گراد مقدار انرژی آزاد ژیبس j/(k∙mol)65/2131 است و با افزایش بیشتر دما تا 37 درجه تا j/(k∙mol) 19/5457 افزایش می‌یابد. ایزوترم تمکین با ضریب همبستگی 9818/0 و ثابت KT برابر 493/0 مطابقت خوبی با داده‌های تجربی دارد. مدل سینتیکی شبه درجه‌دوم با ضریب همبستگی 9578/0 و ثابت سرعت min-1M-107/0 مدل سینتیکی مناسبی برای توصیف جذب است.

Keywords

• آب
• متیلن‌بلو
• سنتز
• کامپوزیت
• جذب سطحی