بررسی کارایی کربن فعال پودری مغناطیسی شده با نانو ذرات اکسید آهن در حذف کاتکول از محلول های آبی با استفاده از روش سطح پاسخ

زمینه و هدف: فعالیت صنایع مختلف موجب تولید طیف وسیعی از آلاینده ها و ترکیبات سمی می شود. از جمله این ترکیبات می توان به کاتکول اشاره کرد که یک ترکیب آلی حلقوی با سمیت بالا و مقاوم در برابر تجزیه است. بنابراین هدف از این مطالعه بررسی کارایی کربن فعال پودری مغناطیسی شده با نانو ذرات اکسید آهن در حذف کاتکول از محلول های آبی به روش سطح پاسخ است.روش بررسی: روش هم ترسیبی به منظور سنتز کربن فعال پودری مغناطیسی مورد استفاده قرار گرفت و خصوصیات آن با آنالیزهای sem و xrd بررسی شد. سپس تاثیر پارامترهایی چون ph، زمان تماس، دوز جاذب، غلظت اولیه کاتکول، دما بر روی کارایی فرایند جذب براساس روش سطح پاسخ (باکس بانکن) مورد بررسی قرار گرفت. غلظت باقیمانده کاتکول با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا در طول موج nm 275 اندازه گیری شد.یافته ها: نتایج حاصل نشان داد حداکثر کارایی فرایند جذب در غلظت mg/l 20، phبرابر با 3، زمان تماس min 90 و در دمای ordm;c 25 و دوز جاذب g/l 1/5حاصل شد. بررسی ایزوترم و سینتیک نشان داد که داده های تجربی فرایند جذب کاتکول به ترتیب با مدل لانگمویر و شبه درجه دوم همبستگی دارد. مطالعه ترمودینامیک واکنش نیز بیانگر اگزوترمیک و خود بخودی فرایند است. نتیجه گیری: نتایج نشان دادند که فرایند جذب با استفاده از کربن فعال پودری مغناطیسی شده با نانوذرات اکسید آهن در ph اسیدی راندمان بهتری دارد. در نتیجه فرایند مورد مطالعه به عنوان یک روش موثر، سریع و ارزان برای حذف کاتکول از محلول های آبی پیشنهاد می شود که با توجه به زمان اندک واکنش، از لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه است.

Investigation of the efficiency of powder activated carbon magnetized with Fe3O4 nanoparticles in the removal of catechol from aqueous solutions by response surface methodology

Background and Objective: The activities of various industries produce a wide range of pollutants and toxic compounds. One of these compounds is the catechol, a cyclic organic compound with high toxicity and resistant to degradation. Therefore, the purpose of this study was to investigate efficiency of powder activated carbon magnetized with Fe3O4 nanoparticles in the removal of catechol from aqueous solutions by response surface methodology.Materials and Methods: The coprecipitation method was used to synthesize magnetic powder activated carbon and its properties were analyzed by SEM and XRD analysis. Then, the effect of the parameters such as pH, contact time, absorbent dose, initial concentration of catechol and temperature on the efficiency of adsorption process were investigated using a response surface methodology (Box -Behnken). The residual concentration of catechol was measured by HPLC at 275 nm.Results: The results showed that the maximum efficiency of the adsorption process was obtained at concentration of 20 mg/L, pH=3, contact time 90 minutes, at 25 °C and absorbent dose of 1.5 g/L. The study of isotherm and kinetics showed that the experimental data of the catechol adsorption process correlated with the Langmuir and pseudosecond order models, respectively. Thermodynamic study of the reaction also expresses the Exothermic and Spontaneous process.Conclusion: The results showed that the adsorption process using powder activated carbon magnetized with Fe3O4 nanoparticles at acidic pH had better efficiency. As a result, the studied process as an effective, rapid and inexpensive method for removal of catechol from aqueous solutions is proposed. Due to its short reaction time, it is economically affordable process.