بهینه سازی جذب سطحی رنگزای آزوی Red 120 Reactive از محلول آبی با استفاده از نانوذرات مغناطیسی پوشش داده شده با کیتوزان

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قوچان، قوچان، ایران

2 استاد، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قوچان، قوچان، ایران

3 کارشناس ارشد، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه علوم و فنون مازندران، بابل، ایران

چکیده

در این پژوهش از نانوذرات مغناطیسی پوشش­ داده ­شده با کیتوزان به ­منظور حذف رنگ‌زای آزوی Red 120 Reactive از محلول­ آبی استفاده شد. کیتوزان از معروف­ترین پلیمرهای زیستی است که می ­تواند به­ عنوان جاذب در حذف آلاینده‌های رنگی به­ کار رود. نانوذرات مغناطیسی Fe3O4 از ترکیب همزمان FeCl3.6H2O و FeCl2.4H2O، سنتز و با پلیمر کیتوزان با جرم مولکولی پایین، پوشش داده شدند. نانوذرات مغناطیسی پوشش ­داده­شده با کیتوزان سپس با کمک آنالیز‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، تابش مادون قرمز (FTIR)،  پراش پرتو ایکس (XRD) و مغناطیس سنجی ارتعاشی (VSM) مشخصه‌یابی شدند. در ادامه اثر سه پارامتر pH، غلظت رنگ‌زا و دوز جاذب بر روی میزان جذب مورد بررسی قرار گرفت. تحت این شرایط مقادیر بهینه جذب در pH برابر 4، غلظت اولیه رنگ‌زای آزو برابر  mg/l150 و مقدار جاذب برابر  g/l2 به ­­دست آمد. داده‌های جذب سطحی با مدل‌های هم‌دمای لانگمویر و فروندلیچ تطبیق داده شدند. نتایج به­ دست آمده نشان داد که داده‌های حاصل از جذب رنگ‌زای مورد نظر بر روی نانوذرات مغناطیسی کیتوزان با مدل لانگمویر تطبیق بیشتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Adsorption Optimization of Reactive Red 120 Dye from Aqueous Media using Chitosan-Coated Magnetically Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Ali Davoudi Rad 1
  • Zahra Hejri 2
  • Sadegh Ramezanian Bajgiran 3
1 M.Sc., Department of Chemical Engineering, Islamic Azad University of Quchan Branch, Quchan, Iran
2 Professor, Department of Chemical Engineering, Islamic Azad University of Quchan Branch, Quchan, Iran
3 M.Sc., Department of Chemical Engineering, Mazandaran University of Science and Technology (MUST), Babol, Iran
چکیده [English]

In this study, chitosan-coated magnetically nanoparticles were used to remove the Reactive Red 120 dye from aqueous solution. Chitosan is one of the most famous biological polymers that can be used as adsorbent in the removal of color pollutants. Magnetic Fe3O4 nanoparticles synthesized by mixing FeCl3.6H2O and FeCl2.4H2O were coated on low molecular weight chitosan polymer. Magnetic nanoparticles coated with chitosan were then characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and vibrating sample magnetomer (VSM) analysis. The effect of three parameters of pH, dye concentration, and the adsorbent dosage on adsorption was investigated. Under these conditions, the optimal adsorption was obtained ​​at pH = 4, initial dye concentrations = 150 mg/l, and the adsorbent dosage of 2 g/l. Adsorption data were adapted to Langmuir and Freundlich isothermic models. The results showed that the data obtained from the dye adsorption on the chitosan-coated magnetically nanoparticles fit better with Langmuir model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • Azodye
  • Chitosan
  • Freundlich
  • Langmuir
  • Wastewater
Arya D. and P. Kohli (2009). Environmental Impact of Textile Wet Processing, India. Dyes and Chemicals.

 

Cheng Z., Tan A. L. K., Tao Y., Shan D., Ting K. E. and Yin X. J. (2012). Synthesis and characterization of iron oxide nanoparticles and applications in the removal of heavy metals from industrial wastewater. Int. J. Photo. 2012, Article ID:608298.

 

Chowdhury S. R. and Yanful E. K. (2010). Arsenic and chromium removal by mixed magnetite–maghemite nanoparticles and the effect of phosphate on removal. J. Environ. Manag., 91(11), 2238-2247.  

 

Denkbaş E. B., Kiliçay E., Birlikseven C. and Öztürka E. (2002). Magnetic chitosan microspheres: preparation and characterization. React. Func. Polymer., 50(3), 225-232.

 

Dodi G. Hritcu D., Lisa G. and Popa M. I. (2012). Core–shell magnetic chitosan particles functionalized by grafting: synthesis and characterization. Chem. Eng. J., 203, 130-141.

 

Huang, S.-H. and Chen D.-H. (2009). Rapid removal of heavy metal cations and anions from aqueous solutions by an amino-functionalized magnetic nano-adsorbent. J. Hazard. Mater., 163(1), 174-179.

 

Kumar, A. S. K. and Jiang S.-J. (2017). Synthesis of magnetically separable and recyclable magnetic nanoparticles decorated with β-cyclodextrin functionalized graphene oxide an excellent adsorption of As(V)/(III). J. Mole. Liquid., 237, 387-401.

 

Lee H. U., Song Y. S., Suh Y. J., Park C. and Kim S. W. (2012). Synthesis and characterization of glucose oxidase–core/shell magnetic nanoparticle complexes into chitosan bead. J. Mole. Catal. B: Enzym., 81, 31-36.

 

Li L., Gong L., Wang Y-X., Liu Q., Zhang J., Mu Y. and Yu H-Q. (2016). Removal of halogenated emerging contaminants from water by nitrogen-doped graphene decorated with palladium nanoparticles: Experimental investigation and theoretical analysis. Water Res., 98, 235-241.

 

Muzzarelli R. A. (2009). Chitins and chitosans for the repair of wounded skin, nerve, cartilage and bone. Carbohyd. Polymer., 76(2), 167-182.

 

O’Neill, C., Hawkes F. R., Hawkes D. L., Lourenço N. D., Pinheiro H. M. and Delee W. (1999). Colour in textile effluents– sources, measurement, discharge consents and simulation: a review. J. Chem. Technol. Biotech., 74(11), 1009-1018.

 

Saxena S., Prasad M., Amritphale S. S. and Chandra N. (2001). Adsorption of cyanide from aqueous solutions at pyrophyllite surface. Separ. Purif. Technol., 24(1), 263270.

 

Singh J., Srivastava M., Dutta J. and Dutta P. K. (2011). Preparation and properties of hybrid monodispersed magnetic α-Fe2O3 based chitosan nanocomposite film for industrial and biomedical applications. Int. J. Bio. Macromole., 48(1), 170-176.

 

Travlou N. A., Kyzas G. Z., Lazaridis N. K. and Deliyanni. (2013). Functionalization of graphite oxide with magnetic chitosan for the preparation of a nanocomposite dye adsorbent. Langmuir, 29(5), 1657-1668.

 

Tripathy T. and De B. R. (2006). Flocculation: a new way to treat the waste water. J. Phys. Sci.10, 93-127.

 

Wang Z., Xue M., Huang K. and Liu Zizheng. (2011). Textile dyeing wastewater treatment. INTECH Open Access Publisher.

 

Xu P., Zeng G. M., Huang D. L., Lai C., Zhao M. H., Wei Z., Li N. J., Huang C. and Xie G. X. (2012). Adsorption of Pb(II) by iron oxide nanoparticles immobilized Phanerochaete chrysosporium: equilibrium, kinetic, thermodynamic and mechanisms analysis. Chem. Eng. J., 203, 423-431.

 

Yang P.-F. and Lee C.-K. (2007). Hyaluronic acid interaction with chitosan-conjugated magnetite particles and its purification. Biochem. Eng. J., 33(3), 284-289.

 

Zhu H. Y., Jiang R., Fu Y.-Q., Jiang J.-H., Xiao L. and Zeng G.-M. (2011). Preparation, characterization and dye adsorption properties of γ-Fe2O3/SiO2/chitosan composite. Appl. Surf. Sci., 258(4), 1337-1344.