تهیه و ارزیابی جاذب ارزان قیمت از پودر چوب کاج الداریکا (Pinus eldarica) برای حذف رنگ کاتیونی متیلن-بلو از محلول آبی، مطالعات ایزوترم و سینتیک

سابقه و هدف: توسعه انسانی و رشد سریع جمعیت فشار زیادی بر کیفیت و دسترسی به منابع آب وارد می کند. انواع مختلفی از آلاینده ها وجود دارد که از صنایع مختلف به منابع آب تخلیه می شوند و منجر به آلودگی آب می شوند. رنگ ها از مهم ترین آلاینده های آب هستند و از صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، دباغی، خمیر و کاغذ، نساجی و شیمیایی منشا می گیرند. وقتی رنگ ها وارد سیستم های آبی می شوند، آب را برای استفاده نامناسب می کنند و اغلب تصفیه چنین آبی سخت می شود؛ زیرا ساختار مولکولی رنگ ها پیچیده است و بسیاری از رنگ های مورد استفاده در صنعت منشا مصنوعی دارند که بسیار پایدار بوده و به سختی تجزیه می شوند. فناوری های متفاوتی برای حذف رنگ از محیط آبی مثل تجمع/دلمه شدگی ، تبادل یونی ، تیمار بیولوژیکی ، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته و جذب گزارش شده است. در بین این روش ها، روش جذب به عنوان یکی از موثرترین تکنیک ها برای تصفیه پساب شناخته شده است. در این پژوهش، استفاده از پودر چوب کاج الداریکا به عنوان جاذب برای حذف رنگ کاتیونی متیلن بلو از محلول آبی با استفاده از روش جذب سطحی ناپیوسته بررسی و مطالعه شد.مواد و روش ها: پودر چوب مورد استفاده به عنوان جاذب با اندازه مش ۶۰، از پسماندهای چوب کاج الداریکا (Pinus eldarica) تهیه شد. به منظور افزایش ظرفیت جذب و فعا سازی جایگاه های جذب، پودر چوب تحت تیمار شیمیایی قلیایی با NaOH قرار گرفت.. تاثیر سه فاکتور مقدار جاذب، pH و زمان تماس جهت به دست آوردن حداکثر میزان درصد حذف (%R) رنگ بررسی شد. آنالیزهای FE-SEM، BET، XRD، FTIR جهت بررسی خواص فیزیکی-شیمیایی جاذب پودر چوب کاج تیمارشده با NaOH انجام شدند.یافته ها: اصلاح شیمیایی پودر چوب توسط طبف سنجی FTIR اثبات شد. سطح فعال BET نمونه اصلاح شده در مقایسه با نمونه اصلاح-نشده کمی افزایش یافت که نشان دهنده تاثیر مثبت اصلاح انجام گرفته در آزمایش های شیمیایی جذب می باشد. با توجه به نتایج XRD مشاهده شد که پس از تیمار شیمیایی شاخص بلورینگی پودر چوب کاج افزایش یافت. تاثیر سه فاکتور مقدار جاذب، pH و زمان تماس جهت به دست آوردن حداکثر میزان درصد حذف (%R) رنگ متیلن بلو بررسی شد. بیشترین میزان حذف رنگ در ۵/۶ pH=، مقدار جاذب ۲۴/۱ گرم و زمان تماس ۶۵ دقیقه مشاهده شد. مشاهده تصاویر FE-SEM نشان داد که مورفولوژی سطح پودر چوب تیمارشده قلیایی به طور قابل توجهی با جذب متیلن بلو تغییر کرد و سطح پودر چوب تیمار شده قلیایی توسط رنگ متیلن بلو از طریق فرآیند جذب روی آن پوشانده شد. به منظور تعیین مکانیسم واکنش، مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم به کار رفتند. داده های سینتیک جذب بر روی مدل شبه مرتبه دوم برازش بهتری از خود نشان دادند که می توان نتیجه گرفت که ماهیت فرآیند جذب از نوع شیمیایی می باشد. آنالیز داده-های تعادلی توسط ایزوترم های فرندلیچ و لانگمایر نشان داد که پدیده جذب از هر دو مدل لانگمایر و فرندلیچ تبعیت نمود. اما با توجه به بیشتر بودن ضریب همبستگی در معادلات حاصل از مدل فرندلیچ، ایزوترم فرندلیچ مدل بهتری برای جذب رنگ متیلن بلو با استفاده از جاذب پودر چوب کاج می باشد. همچنین با توجه به نتایج، حداکثر ظرفیت جذب پیش بینی شده با استفاده از مدل لانگمایر با افزایش دما افزایش یافت. نتیجه گیری: به طورکلی، با توجه به نتایج به دست آمده با استفاده از رنگ کاتیونی متیلن بلو، پودر چوب کاج به عنوان جاذبی موثر برای جذب این رنگ عمل نمود. همچنین فاکتور مقدار جاذب نسبت به زمان تماس تاثیر بیشتری بر درصد حذف رنگ متیلن بلو دارد.

کلیدواژه ها:

متیلن بلو ، پودر چوب کاج ، جذب سطحی ، ایزوترم ، سینتیک جذب