بررسی رفتار جذبی هیدروکسید لایه‌ای دوگانه روی کبالت آلومینیم در حذف ماده آلی رنگزا: مدل‌سازی، بهینه‌سازی و مطالعات سینتیک و ایزوترم



نشریه: سال يازدهم - شماره سوم- پاييز 1396 - مقاله 7   صفحات :  225 تا 237



کد مقاله:
JCST-19-12-2016-1695

مولفین:
هدا دانشور: دانشگاه زنجان - دانشكده علوم، گروه شيمي
میر سعید سید دراجی: دانشگاه زنجان - دانشكده علوم، گروه شيمي
علیرضا امانی قدیم: دانشگاه شهيد مدني آذربايجان - دانشكده علوم، گروه شيمي
محمدحسین رسولی فرد: دانشگاه زنجان - دانشكده علوم، گروه شیمی


چکیده مقاله:

در این پژوهش هیدروکسید لایه‌ای دوگانه (LDH) روی کبالت آلومینیم به عنوان جاذبی برای حذف ماده رنگزای راکتیو آبي 19 به روش هم‌رسوبی سنتز شد. به منظور بررسی ريخت و تعیین ساختار بلوري LDH سنتز شده از روش‌هاي SEM و XRD استفاده گردید. اثر عوامل مختلف از جمله مقدار جاذب، غلظت آلاینده، pH و زمان بر روی ظرفیت جذب به روش سطح پاسخ مدل و بهینه گردید. مقادیر بهینه به منظور دستیابی به بیشترین مقدار ظرفیت جذب سطحی برابر با 4.8 =pH ، زمان تماس= 66 دقیقه، g l-1 0.4 = [LDH] و mg l-1 112[Dye]= تعیین شد. بيشترين مقدار پيش‌بيني شده براي ظرفیت جذب سطحی با استفاده از مقادير بهينه براي متغيرها معادل mg g-1 195 به دست آمد. مقدار R2 برابر98.9 % و adj-R2 برابر 79.9 % نشانگر هم‌بستگی مناسب داده‌های تجربی و مدل پیشنهادی بود. نتایج بررسی ایزوترم جذب سطحی ماده رنگزا نشان داد که این فرآیند از مدل ایزوترم فروندلیچ با 14.74= Kf تبعیت می¬کند که بیانگر جذب چندلایه ماده رنگزا بر روی LDH می‌باشد. مطالعات سینتیکی نشان داد فرآیند جذب سطحی ماده رنگزاي RB19 بر رویLDH از مدل سینتیکی شبه‌درجه دوم پیروی می‌کند.


Article's English abstract:

The ZnCoAl layered double hydroxide (LDH) was synthesized by coprecipitation method. The as-prepared sample were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and powder X-ray diffraction (XRD). Response surface methodology (RSM) was used to optimize, model and investigate the effect of operational parameters, namely LDH dosage, initial dye concentration, pH and time. Optimal experimental conditions for highest removal efficiency were found as [LDH] = 0.4 g/L, [Dye] = 112 mg/L, pH = 4.8 and Time = 66 min. The predicted degradation efficiency under the optimal conditions was 195 mg g-1. The proposed model was in accordance with the experimental results with R2 of 98.9% and adj-R2 of 97.9%. Equilibrium data were well-represented by the Freundlich isotherm model with Kf = 14.74 which confirms multi-layer adsorption. Kinetic studies showed that pseudo second order model describes the adsorption kinetic behavior well.


کلید واژگان:
هیدروکسید لایه‌ای دوگانه، جذب سطحی، روش سطح پاسخ، بهینه‌سازی.

English Keywords:
Layered double hydroxide, Surface adsorption, Response surface methodology, Optimization.

منابع:
1. م. محمدي‌زاد، ح. گنجي‌دوست، ب. آيتي،تعیین شرایط بهینه حذف ماده رنگزا توسط نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین/گرافن تحت تابش نور مرئی. نشريه علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ. (1395)10، 42-31. 12. ن. نصيري زاده، محمد دهقاني احمدآبادي ،س. جعفري، تخریب ماده رنگزاي بازیک قرمز 13 با فرآیند ترکیبی سونوالکتروشیمی در حضور نانوذرات TiO2. نشريه علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ. (1395)10، 144-137. 28. ج. قبادي، م. آرامي، ه. بهرامي، اصلاح نانولوله‌های کربنی و بررسی کاربرد آن در حذف رنگزای مستقیم آبی 86. نشريه علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ. (1392)7، 112-103.

English References:
2. A. Salem, M. Saghapour, Effect of activation factors on adsorption of methylene blue by modified Bentonite. Prog, Color Colorants Coat. 6 (2013), 97-108. 3. E. Li, Z. P. Xu, V. Rudolph, MgCoAl–LDH derived heterogeneous catalysts for the ethanol transesterification of canola oil to biodiesel. Appl. Catal. B. 88 (2009), 42-49. 4. X. Wang, P. Wu, Z. Huang, N. Zhu, J. Wu, P. Li, Z. Dang, Solar photocatalytic degradation of methylene blue by mixed metal oxide catalysts derived from ZnAlTi layered double hydroxides. Appl. Clay Sci. 95(2014), 95-10. 5. E. Alibakhshi, E. Ghasemi, M. Mahdavian, B. Ramezanzadeh. Corrsion inhibitor release from Zn-Al-[PO43-]-[CO32-] layered double hydroxide nanoparticles. Prog. Color Colorants Coat. 9(2016), 233-248. 6. Y. Zhao, Q. Wang, T. Bian, H. Yu, H. Fan, C. Zhou, L. Z. Wu, C.H. Tung, D. O'Hare, T. Zhang. Ni3+ doped monolayer layered double hydroxide nanosheets as efficient electrodes for supercapacitors. Nanoscale. 7 (2015), 7168-7173. 7. C. Veschambres, M. Halma, E. Bourgeat-lami, L. Chazeau, F. Dalmas, V. Prevot, Layered double hydroxides: Efficient fillers for waterborne nanocomposite films. Appl. Clay Sci. 130(2016), 55-61. 8. V. Rives, M. Arco, C. Mart?n. Layered double hydroxides as drug carriers and for controlled release of non-steroidal antiin flammatory drugs (NSAIDs): A review. J. Control. Release. 169(2013), 28–39. 9. C. Geng, T. Xu, Y. Li, Z. Chang, X. Sun, X. Lei, Effect of synthesis method on selective adsorption of thiosulfate by calcined MgAl-layered double hydroxides. Chem. Eng. J. 232(2013), 510–518. 10. R. L. Goswamee, P. Sengupta, K.G. Bhattacharyya, D.K. Dutta, Adsorption of Cr in layered double hydroxides. Appl. Clay Sci. 13(1998), 21–34 . 11. Y. F. Chao, J. J. Lee, S.L. Wang, Preferential adsorption of 2,4-dichlorophenoxyacetate from associated binary-solute aqueous systems by Mg/Al–NO3 layered double hydroxides with different nitrate orientations. J. Hazard. Mater. 165(2009), 846–852. 13. A. I. Khuri, Response Surface methodology and related topics, World Scientific Publishing, 2005. 14. F. Khodam, Z. Rezvani, A.R. Amani-ghadim, Fabrication of a novel ZnO / MMO / CNT nanohybrid derived from multi-cationic layered double hydroxide for photocatalytic degradation of azo dye under visible light. RSC Adv. 5 (2015), 19675–19685. 15. A. Mantilla, F. Tzompantzi, J. L. Fern?ndez, J. D. G?ngora, R. G?mez, Photodegradation of phenol and cresol in aqueous medium by using Zn/Al+ Fe mixed oxides obtained from layered double hydroxides materials. Catal. Today. 150 (2010), 353-357. 16. F. Khodam, Z. Rezvani, A. R. Amani-Ghadim, Enhanced adsorption of Acid Red 14 by co-assembled LDH/MWCNTs nanohybrid: Optimization, kinetic and isotherm. J. Ind. Eng. Chem. 21 (2015), 1286–1294. 17. R. R. Shan, L.G. Yan, K. Yang, Y. F. Hao, B. Du, Adsorption of Cd(II) by Mg–Al–CO3- and magnetic Fe3O4/Mg–Al–CO3-layered double hydroxides: Kinetic, isothermal, thermodynamic and mechanistic studies. J. Hazard. Mater. 299 (2015) 42-49. 18. J. N. Miller, J. C. Miller, Statistics and chemometrics for analytical chemistry, Prentice Hall, 2000. 19. M. Zhu, Y. Li, M. Xie, H. Xin, Sorption of an anionic dye by uncalcined and calcined layered double hydroxides?: a case study. J. Hazard. Mater. 120 (2005), 163–171. 20. S. Sadri Moghaddam, M. R. Alavi Moghaddam, M. Arami, Response surface optimization of acid red 119 dye adsorption by mixtures of dried sewage sludge and sewage sludge ash. Clean-soil, air, water. 40 (2012), 652-660. 21. F. Ghorbani, H. Younesi, S. M. Ghasempouri, A. A. Zinatizadeh, M. Amini, and A. Daneshi, Application of response surface methodology for optimization of cadmium biosorption in an aqueous solution by Saccharomyces cerevisiae. Chem. Eng. J. 145 (2008), 267-275. 22. C. Duran, D. Ozdes, A. Gundogdu, H. B. Senturk, Kinetics and Isotherm Analysis of Basic Dyes Adsorption onto Almond Shell (Prunus dulcis) as a Low Cost Adsorbent. J. Chem. Eng. Data. 56 (2011), 2136–2147. 23. N. M. Mahmoodi, S.Soltani-Gordefaramarzi, Dye removal from single and quaternary systems using surface modified nanoparticles: isotherm and kinetic studies. Prog. Color Colorants Coat. 9 (2016), 85-97. 24. O. G?k, A.S. ?zcan, A. ?zcan. Adsorption behavior of a textile dye of Reactive Blue 19 from aqueous solutions onto modified bentonite. Appl. Surf. Sci. 256 (2010), 5439-5443. 25. K. Ada, A. Ergene, S. Tan, E. Yalç?n. Adsorption of Remazol Brilliant Blue R using ZnO fine powder: Equilibrium, kinetic and thermodynamic modeling studies. J. Hazard Mater. 165 (2009), 637-644. 26. N. K. Nga, P. T. T. Hong, T. D. Lam, T. Q. Huy, A facile synthesis of nanostructured magnesium oxide particles for enhanced adsorption performance in reactive blue 19 removal. J. Colloid Interface Sci. 398(2013), 210-216. 27. Y. Xue, H. Hou, S. Zhu, Adsorption removal of reactive dyes from aqueous solution by modified basic oxygen furnace slag: Isotherm and kinetic study. Chem. Eng. J. 147 (2009), 272-279. 29. R. Khalighi-sheshdeh, M. R. Khosravinikou, Kh. Badii, N. Yousefi Limaee, Adsorption of acid blue 19 dye on modified Diatomite by nickel oxide nanoparticles in aqueous solutions. Prog. Color Colorants Coat. 5 (2012), 101-116. 30. N. Viswanathan, S. Meenakshi, Selective sorption of fluoride using Fe(III) loaded carboxylated chitosan beads. J. Fluorine Chem. 129 (2008), 503-509.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 1568
تعداد دریافت فایل مقاله : 21

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:1,569

کاربران حاضر:72