حذف موثر رنگ کاتیونی از محلول آبی توسط هیدروچار اصلاح شده از ضایعات پوست سیب زمینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی محیط زیست، دانشگده مهندسی شیم، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز ، ایران

10.30509/jcst.2024.167377.1239

چکیده

این پژوهش به سنتز مواد متخلخل بیوکربنی از ضایعات مرطوب زیست‌توده پوست سیب‌‌زمینی جهت حذف رنگ کاتیونی از محلول آبی پرداخته است. پارامترهای موثر فرآیند کربن‌سازی مرطوب (دما، زمان ماند) در سنتز هیدروچار (HC) و پارامترهای موثر فرایند اصلاح شامل نوع (پتاسیم‌کربنات و کلرید‌آمونیوم)، نسبت جرمی (1-3) و دمای اصلاح (400℃-800) روی خواص فیزیکوشیمیایی هیدروچار اصلاح‌شده (MHC) مطالعه شد. شرایط مختلف فرآیند جذب از جمله pH محلول، ایزوترم و سینتیک جذب و نهایتاً مکانیسیم جذب متیلن‌بلو به طور ویژه بررسی شد. نتایج نشان داد، درشرایط مشابه، کربنات‌پتاسیم به دلیل واکنش های سطحی با HC، منجر به توسعه چشمگیر SBET و بهبود عملکرد MHC می‌‌شود. حداکثر ظرفیت جذب برای HC و MHC در محیط قلیایی (pH≥8)، به ترتیب 6/17 و mg.g-1 5/84 محاسبه شد که برای هر دو جاذب از ایزوترم لانگمویر و مدل سینتکی شبه مرتبه دوم (R2>0.99) پیروی می‌کند که نشاندهنده غالب بودن جذب شیمیایی است. لذا روش کربن‌سازی مرطوب می‌تواند گامی مهم در جهت کاهش حجم ضایعات مرطوب آلی و تبدیل آنها به جاذب نانوساختار کربنی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effective removal of cationic dye from aqueous solution by modified hydrochar derived from potato peel waste

نویسندگان [English]

  • Reza Khoshbouy 1
  • Hossein Rahimzad Lamei 2
1 Chemical Engineering Faculty, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
2 Chemical Engineering Faculty, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

This study investigates the synthesis of porous biocarbon materials derived from wet potato peel for the removal of cationic dyes from aqueous solutions. The temperature and residence time of hydrothermal carbonization(HTC) was investigated on hydrochar(HC) production. Additionally, modification parameters, including the type of modifier (K₂CO₃ or NH₄Cl), mass ratio(1–3), and modification temperature(400–800°C), were systematically evaluated to study their effects on the physicochemical properties of modified hydrochar(MHC). The adsorption performance was examined under varying conditions, including solution pH, isotherms and kinetics adsorption, and the mechanism of methylene blue removal. Results showed that K₂CO₃ significantly enhanced the SBET and adsorption performance of MHC due to surface interactions with HC. Maximum adsorption capacities of HC and MHC were achieved as 17.6 mg·g⁻¹ and 84.5 mg·g⁻¹, respectively, under alkaline conditions (pH ≥8). Adsorption data fitted well to the Langmuir isotherm and pseudo-second-order kinetic model (R² > 0.99), indicating chemisorption as the dominant mechanism. These findings demonstrate the potential of HTC in reducing wet organic waste and producing carbon-based nanostructured adsorbents.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aqueous pollutant adsorption
  • Biomass waste
  • Cationic dye removal
  • Hydrochar
  • Hydrothermal carbonization