اصلاح ساختار نانولوله کربنی چند دیواره کربوکسیله شده با استفاده از دی‌اکسید تیتانیم برای جذب سطحی ماده رنگزای اندیگوکارمین از محیط آبی (بررسی ترمودینامیکی و سینتیکی)

در این پژوهش، اثر نشاندن tio2  روی نانولوله‌کربنی چنددیواره عامل‌دارشده با گروه کربوکسیل (fmwcnt) به روش دوپه کردن روی جذب سطحی ماده رنگزایاندیگو کارمین که یک ماده رنگزای اسیدی است، در محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت. tio2 روی سطح fmwcnt نشانده شد. صحت انجام کار با استفاده طیف‌‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی مورد تایید قرار گرفت. آزمایش‌های جذب سطحی ماده رنگزا با استفاده از یک فرآیند ناپیوسته انجام شد. اثر زمان تماس، ph ، غلظت ماده رنگزا و دما در جذب سطحی ماده رنگزای اندیگو کارمین روی جاذب اصلاح ساختار شده (fmwcnt/tio2)  و جاذب fmwcnt مورد بررسی قرار گرفت. مدل‌های سینتیکی شبه‌ درجهاول، شبه درجهدوم و نفوذ درون ذره‌ای برای توصیف سینتیک جذب سطحی مورد استفاده قرار گرفتند. علاوه‌‌بر‌این، ایزوترم‌های لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین رادوشکویچ برای توصیف جذب سطحی تعادلی به کار رفتند. داده‌های به دست آمده با استفاده از رگراسیون خطی مورد برازش قرار گرفت. نتایج نشان داد که  phمناسب برای هر دو جاذب برابر 3 است. زمان تعادل برای هر دو جاذب 90 دقیقه تعیین شد. ظرفیت جذب سطحی با نشاندن tio2  افزایش یافت. مقدار جذب سطحی با افزایش غلظت ماده رنگزا افزایش می‌یابد. مدل سینتیک شبه درجه‌ دو بهترین تطابق را با داده‌های تجربی در هر دو جاذب دارد. داده‌های جذب سطحی تعادلی ماده رنگزایاندیگو کارمین روی هر دو جاذب، بیشترین تطابق را با ایزوترم لانگمویر در سه دمای 25، 35 و 45 درجه سانتی‌گراد داشتند. مطالعات ترمودینامیکی فرآیند جذب سطحی روی هر دو جاذب نشان داد که فرآیند جذب سطحی گرمازا بوده و جذب سطحی از نوع شیمیایی است.

The Modification of Carboxylated MultiWalled Carbon Nanotube Using Titanium Dioxide for Surface Adsorption of Indigo Carmine Dye From Aqueous Environment (Thermodynamics and Kinetics Study)

In this study, the doping effect of TiO2 on carboxylated multiwalled carbon nanotube (FMWCNT) on adsorption of Indigo carmine dye, an acidic dye, form aqueous enviroment has been Investigated. TiO2 was doped on FMWCNT surface and it was checked by fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR), xray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The dye adsorption experiments were carried out by using a batch procedure. The effects of contact time, pH, dye concentration, adsorbent dose and temperature on adsorption of indigo carmine by TiO2 doped and undoped adsorbents (FMWCNT /TiO2 and FMWCNT) were evaluated. Pseudo first order, pseudo second order and intraparticle kinetic models were used to describe adsorption kinetics. Furthermore, Langmuir, Freundlich, Temkin and DubininRadushkevich isotherms were used to describe equilibrium adsorption of the indigo carmine dye on adsorbents. The obtained data were then analyzed using linear regression method. Experimental results have shown that acidic pH (3.0), favored the adsorption for both adsorbents. The dye adsorption equilibrium was attained after 90 minute of contact time. The capacity of adsorption of indigo carmine increases with doping of TiO2 on FMWCNT. Pseudo second order kinetic model is best fitted with experimental data for both adsorbents. The equilibrium data of dye adsorption on both adsorbents are best fitted with Langmuir isotherm at 25, 35 and 45 ºC. Thermodynamic study of dye adsorption on FMWCNT and Fmwcnt /TiO2 adsorbents showed that the adsorption process is exothermic and chemisorption.