بهینه‌سازی تولید کربن فعال در دماهای مختلف با استفاده از فعال‌ساز k2co3 برای حذف رنگ‌زای راکتیو بلک 5 از محلول آبی

زمینه و هدف: رنگ های راکتیو، جدیدترین نوع رنگ های تولید شده در صنایع نساجی هستند. این رنگ ها دارای ساختار مقاوم تر از سایر رنگ ها در برابر تجزیه بوده و می توانند صدمات جبران ناپذیری به محیط زیست وارد کنند. هدف از این مطالعه حذف رنگ زای راکتیو بلک 5 با استفاده از کربن فعال تهیه شده از پسماند حاصل از هرس درختچه انگور در سیستم ناپیوسته است.روش بررسی: در این مطالعه کربن فعال با استفاده از چوب انگور به عنوان پیش ماده و فعال ساز کربنات پتاسیم در نسبت اشباع 1:0/25 در دماهای مختلف 600، 650، 700 ، 750، 800، 850، c 900° سنتز شد. سپس آزمایش جذب رنگ برای همه نمونه ها در شرایط یکسان: ph برابر با 2، دوز جاذب g/l 0/025، غلظت اولیه رنگ mg/l 250، دما c ° 25، حجم محلول ml 100 و زمان تماس min 120 انجام شد تا کربن فعال بهینه از بین نمونه های سنتز شده انتخاب شود، سپس مطالعات جذب ناپیوسته رنگ زای راکتیو بلک 5 بر روی کربن فعال بهینه انجام گرفت و روند پارامترهای ph، دوز جاذب، غلظت اولیه رنگ، دما و زمان تماس در طول فرایند جذب بررسی شد. همچنین آنالیزهای bet و sem برای تعیین مشخصات کربن فعال بهینه انجام شد. در پایان مطالعات تعادلی، سینتیک و ترمودینامیک برای رنگ زای راکتیو بلک 5 انجام گرفت.یافته ها: نتایج نشان داد که نمونه کربن فعال با سطح ویژه m^2/g 1670 و حجم کلی حفرات cm^3/g 1/434 و توزیع 68 درصد حفرات در محدوده مزوحفره، دارای حداکثر ظرفیت جذب رنگ زای راکتیو بلک 5 به مقدار mg/g 704 در شرایط معین است. این حداکثر ظرفیت جذب در شرایط معین: ph برابر با 2، دوز جاذب g/l 0/035، غلظت اولیه رنگ mg/l 250، دما c ° 45، حجم محلول ml 100 و زمان تماس min 120 به دست آمد. نتایج داده های تعادلی جذب رنگ زای راکتیو بلک 5 تطابق بیشتری با مدل فروندلیچ دارد. همچنین مطالعات سینتیکی نشان داد که رفتار جذب رنگ بر روی کربن فعال از مدل شبه درجه دوم پیروی می کند. مطالعات ترمودینامیک نیز بیانگر غیرخودبخودی، گرماگیر و فیزیکی بودن فرایند جذب رنگ زای راکتیو بلک 5 است.نتیجه گیری: این مطالعه نشان داد کربن فعال تهیه شده از چوب انگور از پتانسیل بالایی در حذف رنگ زای راکتیو بلک 5 از محلول آبی برخوردار است.

Optimization of activated carbon production by using K2CO3 at different temperatures for the removal of Reactive Black 5 dye from aqueous solutions

Background and Objective: Reactive dyes are the newest dyes in textile industry. They may cause environmental problems. The aim of this study was to remove Reactive Black 5 (RB5) in aqueous solutions with activated carbon that was made from grape wood.Materials and Methods: The activated carbon was synthesized by potassium carbonate with impragnation ratios of 1:0.25 at different temperatures (600,650,700,750,800,850,900) deg;C. Experiments on dye adsorption were done under the same conditions including pH of 2, adsorbent dose of 0.025 g/L, initial dye concentration of 250 mg/L, volume of 100 mL, and contact time of 120 min. Then, the absorption RB5 in a bathc mode was done using the optimized activated carbon. The trends of pH, absorbent dose, initial concentration, temperature, retention time, parametrs were studied. The BET and SEM techniques were used to characterize the activated carboon. Finally, the equilibrium, synthetic and thermodynamic studies were done for RB5.Results: The results showed that the activated carbon sample that was synthesized under the imprenation ratio of 1:0.25 and temperature of 900 oC had a surface area 1670 m2/g. Moreover, the total pore volume was 1.134 cm3/g and 68% of the total pore size were within mesoporous zone. The highest adsorption capacity was observed at the optimum condition. The optimum condition with the maximum adsorption capacity for RB5 was pH of 2, adsorbent dose of 0.035 g/L and temperature 45 deg;C. According to the equilibrium test results RB5 followed the Freundlich model. of the kinetic adsorption results showed that RB5 showed a pseudosecondorder kinetic model. According to the thermodynamic studies, it seems that RB5 absorption process was an endothermic, nonspontaneous and physical sorption process.Conclusion: The study showed that the producedactivated carbon from grape wood had a great potentioal for removing RB5 from aqueous solutions.