بهینه‌سازی فرآیند جذب رنگ اسید آبی 113 از محیط آبی توسط بنتونیت طبیعی با استفاده از روش سطح پاسخ: مطالعه ایزوترم و سینتیک

زمینه و هدف: رنگ‌ها یکی از عمده‌ترین آلاینده‌های زیست ‌محیطی در پساب صنایع نساجی می‌باشند که سمی، سرطان‌زا، جهش‌زا و غیرقابل تجزیه بیولوژیکی هستند. لذا در این تحقیق از روش سطح پاسخ برای بررسی پارامترهای عملیاتی و تعیین شرایط بهینه فرایند حذف رنگ‌زای اسید آبی 113 در حضور بنتونیت استفاده شد.روش کار: ساختار و مرفولوژی جاذب بنتونیت با استفاده از تکنیک های xrd، fesem و xrf بررسی شد. آزمایش‌ها بر اساس طرح آماری مرکب مرکزی با چهار پارامتر ورودی از قبیل زمان واکنش، ph ، مقدار جاذب و غلظت اولیه رنگ در سه سطح مورد ارزیابی قرار گرفت. ایزوترم و سینتیک جذب در غلظت‌های مختلف برای ارزیابی فرایند جذب مورد بررسی قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج حاصل از آنالیزهای فیزیکی- شیمیایی صحت ساختار بنتونیت را تایید کرد. مدل پیشنهادی (quadratic) با میزان بالای ضریب همبستگی (0.9872=r^2) و (0.9724=r^2adj) تایید شد. در شرایط بهینه غلظت اولیه رنگ 10.32 میلی‌گرم بر لیتر، دوز جاذب 0.53 گرم بر لیتر، زمان واکنش 82.94 دقیقه و ph برابر 3.06 برابر %98.62 با میزان مطلوبیت 0.945 حاصل شد. نتایج حاصل از مطالعه ایزوترم و سینتیک جذب نشان داد که فرآیند جذب از ایزوترم فروندلیچ (0.9216) تبعیت می‌کند درحالی‌که سینتیک فرایند با مدل سینتیک شبه درجه دوم (0.9985) مطابقت دارد.نتیجه گیری: مطالعه حاضر نشان داد جاذب طبیعی بنتونیت کارایی بالایی در حذف رنگ‌زای اسید آبی 113 دارد. علاوه بر این، طرح مرکب مرکزی می‌تواند به‌عنوان یک روش موثر جهت بهینه‌سازی شرایط‌ جذب رنگ از فاضلاب صنایع حاوی غلظت بالای رنگ مورداستفاده قرار گیرد.

optimization of acid blue 113 adsorption from aqueous solutions by natural bentonite using response surface model: isotherm and kinetic study

background & objectives: dyes are one of the main environmental pollutants of textile industrial wastewater which are toxic, carcinogenic, mutagenic, and non-biodegradable. therefore, in this study, response surface methodology (rsm) was used to investigate the operational parameters and determine the optimum conditions for the removal of acid blue 113 in the presence of bentonite.methods: the structure and morphology of bentonite adsorbent was investigated by xrd, fesem and xrf techniques. experiments were carried out as central composite design with four input parameters namely reaction time, initial ph, adsorbent dosage and initial concentration of dye at three levels. adsorption isotherms and kinetics model were investigated to evaluate the adsorption process in different concentrations.results: the results of physical-chemical analysis confirmed the structure of bentonite. the proposed model (quadratic) was confirmed with high correlation coefficient (r2=0.9872 and r2adj=0.9724) indicated that the experimental and predicted results were very consistent with the model. finally, under optimal conditions (initial concentration=10.32 mg/l, absorbent dose=0.53 g/l, reaction time=82.94 min and ph=3.06) the removal efficiency was 98.62% with a desirability of 0.945 for acid blue 113. adsorption isotherm and kinetic studies indicated that adsorption process followed freundlich isotherm (0.9216), whereas the kinetic model found to fit well with pseudo-second-order kinetics (0.9985).conclusion: the present study demonstrated that natural bentonite absorbent had high ability to remove acid blue 113. in addition, the central composite design could be used as an effective method to optimize the dye adsorption from industrial wastewater containing high concentrations of dye.