بررسی ایزوترم و سنتیک جذب فسفر از محلول‌های آبی با استفاده از نانولوله‌های کربنه تک دیواره

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 گروه آموزش بهداشت، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی شهید صدوقی، یزد، ایران

2 گروه مهندسی بهداشت محیط، پردیس بین المللی دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی شهید صدوقی، یزد، ایران

3 گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کردستان، سنندج، ایران

چکیده

چکیده وجود مقادیر خیلی کم فسفر در فاضلاب‌های شهری و صنعتی تصفیه‌شده باعث ایجاد شکوفایی جلبکی می‌گردد، ازاین‌رو حذف آن برای جلوگیری از بروز پدیده شکوفایی جلبکی در منابع آبی ضروری است. لذا هدف از این مطالعه، بررسی مقدار جذب فسفر از محیط‌های آبی با استفاده از نانولوله‌های کربنه تک جداره به‌عنوان جاذب است. این مطالعه به‌صورت تجربی در مقیاس آزمایشگاهی در یک سیستم بسته انجام پذیرفت. تعیین ویژگی جاذب سنتز شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی رویشی انجام شد. تأثیر متغیرهای مؤثر برجذب فسفر مثل مقدار جاذب، غلظت اولیه فسفر و pH بررسی شد. هم‌چنین برای ارزیابی داده‌ها از مدل‌های ایزوترمی و سنتیکی استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش دوز جاذب کارآیی حذف افزایش می‌یابد. به صورتی که با افزایش دوز جاذب از 1/0 به 4/0 کارآیی حذف از 83/0 به 925/0 افزایش یافت هم‌چنین برای بررسی سینتیک جذب سطحی داده‌ها، از دو مدل سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و مدل نفوذ درون‌ذره‌ای استفاده شد. نتایج تجربی به‌دست‌آمده با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم تطابق خوبی نشان دادند. ایزوترم‌ حالت تعادل با مدل‌های ایزوترم جذب لانگمویر، فرندلیش و تمکین مطابقت داده شد. نتایج نشان داد که داده‌های به‌دست‌آمده با مدل ایزوترم جذب در حال تعادل لانگمیور مطابقت خوبی دارد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده نتیجه‌گیری می‌شود که نانولوله‌های کربنی تک دیواره شده کارآیی بالایی در جذب فسفر دارند و می‌توانند به‌عنوان یک جاذب مؤثر جهت جذب فسفر مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Isotherm and Kinetic Study of Phosphor Adsorption from Aqueous Solution using Single Wall Carbon Nanotubes

نویسندگان [English]

  • Afshin Bahmani 1
  • Seyedeh Parvin Moussavi 2
  • Kamal Salehi 3
1 Department of Health Education, Faculty of Health, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences and Health Services, Yazd, Iran
2 Department of Environmental Health Engineering, International Campus of Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran
3 Department of Environmental Health Engineering, Faculty of Health, Kurdistan University of Medical Sciences, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

The presence of trace amounts of phosphorus in treated wastewaters from municipalities and industries results in eutrophication.Therefore, its removal is crucial for controlling eutrophication in receiving water. Hence, the aim of this study was to evaluate the phosphor adsorption from aqueous solution using single wall carbon nanotubes (SWCNT) as a sorbent. The batch experiments were performed at laboratory scale. The SWCNT was characterized using scanning electron microscope (SEM). The effects of operational parameters such as adsorbent dosage, pH, and initial phosphor concentration on initial phosphor removal were evaluated. The isotherm and kinetics of phosphor adsorption were determined. The results showed that phosphor removal was directly proportional with increase in adsorbent dosage and it was reversely proportional with increase in initial phosphorous concentration. Therefore, with adsorbent dosage increased from 0.1 to 0.4 mg/l, the percentage of removal increased from 83.0 to 92.5%. Moreover, the pseudo-first order, pseudo-second order kinetic, and intraparticle diffusion models were used to describe the kinetic data. The experimental data fitted well with pseudo-second order kinetic model. Equilibrium isotherms were analyzed by Langmuir, Freundlich, and Tempkin adsorption models. It was found that the adsorption isotherm was correlated reasonably well with Freundlich isotherm. The high adsorption capacity of SWCNT indicates that this adsorbent might be a suitable alternative to remove pollutants from aqueous media. It is concluded that the SWCNTs have a high potential for phosphor adsorption and can be used as an effective adsorption for removal of phosphor form effluents.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Single Wall Carbon Nanotubes
  • Phosphor
  • Kinetic
  • Isotherm
  • ََAdsorbent