بررسی حذف رنگدانه فنل رد با استفاده از نانوجاذب مگنتیت از محلول آبی

ﺳﺎﺑﻘﻪ و ﻫﺪف: ﭘﺴﺎب ﺻﻨﻌﺘﯽ و آب آﻟﻮده ﺑﻪ ﻣﻮاد ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ در ﻣﺤﯿﻂزﯾﺴﺖ رﻫﺎ ﻣﯽﺷﻮد و در ﻧﺘﯿﺠﻪ آﻟﻮدﮔﯽ ﺟﺬب ﺧﺎک ﺷﺪه و ﺑﺎ آﻟﻮدهﺳﺎزی ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻣﺤﺪود ﻣﻮﺟﻮد ﻣﻮﺟﺐ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﺤﺼﻮﻻت ﻏﯿﺮ ﺳﺎﻟﻢ و ﻣﻀﺮ ﺑﺮای ﺳﻼﻣﺘﯽ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. از ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ روش ﻫﺎی ﺣﺬف آﻻﯾﻨﺪه ﻫﺎی آﻟﯽ از آب آﻟﻮده ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ اﺳﺖ. ﻫﺪف اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺣﺬف رﻧﮕﺪاﻧﻪ ﻓﻨﻞ رد از ﻣﺤﻠﻮل ﻫﺎی آﺑﯽ ﺗﻮﺳﻂ ﻧﺎﻧﻮذرات ﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴﯽ ﻣﮕﻨﺘﯿﺖ اﺳﺖ. ﻣﻮاد و روش ﻫﺎ: ﻧﺎﻧﻮذرات ﻣﮕﻨﺘﯿﺖ از روش ﻫﻢرﺳﻮﺑﯽ و اﺣﯿﺎی ﻫﻢزﻣﺎن ﯾﻮنﻫﺎی fe +3 / fe +2 ﺑﺎ ﻧﺴﺒﺖ 2 ﺑﻪ 1 ﺑﺎ ﻣﺤﻠﻮل ﺳﻮد در ﻣﺤﻠﻮل آﺑﯽ و ﺗﺤﺖ ﺟﻮ ﻧﯿﺘﺮوژن ﺳﻨﺘﺰ ﺷﺪه و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﮑﻨﯿﮏﻫﺎی sem ،ftir و xrd ﺷﻨﺎﺳﺎﯾﯽ ﺷﺪﻧﺪ. ﺑﺮای ﺳﻨﺠﺶ ﻏﻠﻈﺖ ﻃﻮل ﻣﻮج ﺟﺬب ﻣﺎﮐﺰﯾﻤﻢ ﻓﻨﻞرد، دﺳﺘﮕﺎه اﺳﭙﮑﺘﺮوﻓﻮﺗﻮﻣﺘﺮ uv-vis در ﻣﺤﺪوده ﻃﻮل ﻣﻮج 400 ﺗﺎ 800 ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ ﮐﻪ ﻃﻮل ﻣﻮج ﻣﺎﮐﺰﯾﻤﻢ ﻓﻨﻞرد در 431 ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﮔﺮدﯾﺪ. ﺟﺬب ﻓﻨﻞ رد ﺑﺮ روی ﻧﺎﻧﻮذره fe3o4 در ﻣﺤﯿﻂ ﻧﺎﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﻣﻮرد ارزﯾﺎﺑﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺷﺎﻣﻞ ﻣﻘﺪارﻫﺎی اوﻟﯿﻪ ﻧﺎﻧﻮذره (0/005، 0/01، 0/015 و 0/02 ﮔﺮم) ، ﻏﻠﻈﺖ اوﻟﯿﻪ ﻓﻨﻞرد (20،10،5 و30 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ)، ph اوﻟﯿﻪ (1، 4، 7، 9 و 12)، زﻣﺎن ﺗﻤﺎس (5 ﺗﺎ40 دﻗﯿﻘﻪ) و ﻓﺮاﯾﻨﺪ واﺟﺬب ﻧﺎﻧﻮﺟﺎذب ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﻣﺪلﻫﺎی اﯾﺰوﺗﺮم ﺟﺬب دو ﭘﺎراﻣﺘﺮی ﻻﻧﮕﻤﻮﯾﺮ، ﻓﺮوﻧﺪﻟﯿﭻ وﺗﻤﮑﯿﻦ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ داده ﻫﺎی ﺗﺠﺮﺑﯽ ﺑﺎ ﻣﺪل ﻫﺎی ﺳﯿﻨﺘﯿﮑﯽ ﺷﺒﻪ درﺟﻪ اول، ﺷﺒﻪ درﺟﻪ دوم و ﻧﻔﻮذ ﺑﯿﻦ ذرهای ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺷﺪ. اﺛﺮ دﻣﺎ ﺑﺮ ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ، ﺑﺎ ﺑﺮرﺳﯽ ﺛﺎﺑﺖ ﻫﺎی ترمودینامیکی فرایند جذب سطحی شامل انرژی آزاد گیبس ( δg0)، تغییرآنتروپی ( δs0) و ﺗﻐﯿﯿﺮ آﻧﺘﺎﻟﭙﯽ (δh0) در دﻣﺎﻫﺎی 293، 300، 305 و 310 درﺟﻪ ﮐﻠﻮﯾﻦ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ.ﯾﺎﻓﺘﻪ ﻫﺎ: ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ و ﮐﺎﻫﺶ ph از 7 ﻣﯿﺰان ﺣﺬف ﻓﻨﻞ رد اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽ ﯾﺎﺑﺪ. اﻓﺰاﯾﺶ ﺟﺬب ﻓﻨﻞ رد در ph ﻫﺎی ﭘﺎﯾﯿﻦ و ﺑﺎﻻ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ph ﺧﻨﺜﯽ ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﺗﺒﺪﯾﻞ آﻻﯾﻨﺪه ﺑﻪ ﯾﻮن اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﻮﺟﺐ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯿﺰان ﺟﺬب آﻻﯾﻨﺪه ﻓﻨﻞ رد ﺑﺮ روی ﻧﺎﻧﻮﺟﺎذب ﻣﯽ ﺷﻮد. ﺟﺬب ﭘﺲ از 30 دﻗﯿﻘﻪ ﺑﻪ ﺗﻌﺎدل ﻣﯽ رﺳﺪ. ﺑﯿﺶ ﺗﺮﯾﻦ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺟﺬب در ﻏﻠﻈﺖ 30 ﻣﯿﻠﯽ ﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ از آﻻﯾﻨﺪه در ﺣﻀﻮر 0/01 ﮔﺮم در ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ از ﺟﺎذب و در دﻣﺎی 20 درﺟﻪ ﺳﺎﻧﺘﯽ ﮔﺮاد و در 7=ph اﺗﻔﺎق ﻣﯽ اﻓﺘﺪ. ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﮔﺮﻣﺎﮔﯿﺮ ﺑﻮدن ﻓﺮاﯾﻨﺪ، اﻓﺰاﯾﺶ دﻣﺎ ﻣﻘﺪار ﺟﺬب را اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽ دﻫﺪ. اﯾﺰوﺗﺮم ﻓﺮوﻧﺪﻟﯿﭻ ﻣﻄﺎﺑﻘﺖ ﺑﻬﺘﺮی ﺑﺎ داده ﻫﺎی ﺗﺠﺮﺑﯽ دارد. ﻣﺪل ﺷﺒﻪ درﺟﻪ دوم ﺑﺎ ﺿﺮﯾﺐ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﯽ 9999/ 0 و ﺛﺎﺑﺖ ﺳﺮﻋﺖ min -1 0/0202ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ﻣﺪل ﺳﯿﻨﺘﯿﮑﯽ ﺗﻮﺻﯿﻒ ﮐﻨﻨﺪه ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺟﺬب اﺳﺖ. ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺛﺎﺑﺖ ﻫﺎی ﺗﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ h0∆ و s0∆ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ kj / mol 79/278 وj / k.mol 284/389 ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ. h0∆ و s0∆ ﻣﺜﺒﺖ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﮔﺮﻣﺎﮔﯿﺮ ﺑﻮدن ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺟﺬب و اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﯽ ﻧﻈﻤﯽ در ﺳﻄﺢ ﻣﺸﺘﺮک ﻣﺎﯾﻊ- ﺟﺎﻣﺪ در ﻃﯽ ﺟﺬب اﺳﺖ. δg0ﻣﻨﻔﯽ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﺧﻮد ﺑﻪ ﺧﻮدی ﺑﻮدن ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺟﺬب اﺳﺖ.