سنتز نانو کامپوزیت زئولیت/نانو لوله های کربنی (cnts) به منظور حذف فسفات از محلول آبی

فسفر از عناصر ضروری برای رشد گیاهان و جانوران به‌شمار می‌رود، اما ورود بیش از حد آن از طریق فاضلاب و کودهای شیمیایی به منابع آبی منجر به آلودگی زیست ‌محیطی می‌گردد. این پژوهش با هدف بررسی کارایی نانوکامپوزیت زئولیت / نانولوله‌کربنی (cnt) در حذف یون فسفات از محلول‌های آبی و تحلیل ساختار و عملکرد آن تحت شرایط مختلف انجام شد. نانوکامپوزیت مورد نظر به روش سنتز شیمیایی تهیه و با استفاده از آنالیزهای ftir، fesem، xrd و bet مشخصه‌یابی گردید. نتایج آزمون xrd ساختار بلوری نانوکامپوزیت را تایید کرد و طیف ftir بیشترین جذب را در عدد موجی 1643.02 cm⁻¹ نسبت داد. آزمون bet سطح ویژه بالا و حضور مزوحفره ها را نشان داد و تصاویر fesem نمایانگر مورفولوژی یکنواخت بودند. فرایند حذف فسفات در شرایط مختلفی از جمله ph، زمان تماس، دوز جاذب و غلظت فسفات بررسی شد. شرایط بهینه برای جذب فسفات در ph برابر 7 و زمان تماس 60 دقیقه با بازده حذف 91% به‌دست آمد. با افزایش غلظت اولیه فسفات، ظرفیت جذب افزایش و درصد حذف 78.48درصدکاهش یافت. مدل سینتیکی شبه‌مرتبه دوم و ایزوترم لانگمویر با ضریب تعیین (r²=0.987) بهترین تطابق را با داده‌های تجربی داشتند. نتایج بررسی ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب در دماهای مختلف از کارایی مناسبی برخوردار است. همچنین، نانوکامپوزیت پس از سه مرحله بازیافت، همچنان ظرفیت جذب قابل توجهی 24.50 mg/g و درصد حذف 81.68% را حفظ کرد. این یافته‌ها نشان‌دهنده پتانسیل بالای نانوکامپوزیت زئولیت/cnt در تصفیه آب و کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی هستند.

synthesis of zeolite nanocomposite/ carbon nanotubes (cnts) for phosphate removal from aqueous solution

plants and animals both require phosphorus for their development, but the overabundance of this element in water bodies resulting from wastewater and chemical fertilizer use creates an ecological problem. the purpose of this research was to study the effectiveness of a zeolite/carbon nanotube (cnt) nanocomposite in aqueous phosphate ion removal and to examine the nanocomposite’s structure and efficiency under different conditions. the chemical synthesis method was used to prepare the nanocomposite, and ftir, fesem, xrd, and bet tests were performed for its characterization. the nanocomposite’s crystalline structure was confirmed by the xrd results, and the ftir spectrum showed the highest absorption at a wavenumber of 1643 cm-¹. the bet analysis indicated the presence of mesopores and a high specific surface area, while fesem images showed a uniform morphology. the process of phosphate removal was studied for different ph levels, as well as contact time, adsorbent dose, and phosphate concentration. the best parameters for the removal of phosphate were ph 7 with a contact time of 60 minutes, in which 91% was removed. while the adsorption capacity increased with the initial phosphate concentration, the removal percentage dropped to 78%. the experimental data conformed best to the pseudo-second-order kinetic model and the langmuir isotherm, with a determination coefficient (r² = 0.987). the adsorption process was effective at different temperatures, as thermodynamic studies showed. furthermore, the nanocomposite maintained an adsorption capacity of 24.50 mg/g and an 81% removal efficiency after three recycling cycles. such results demonstrate the significant capabilities of the zeolite/cnt nanocomposite for the treatment of water and lessening of pollutants.