بررسی سینتیکی و هم‌دماهای تعادلی حذف آلاینده نفتی بنزن از محیط‌های آبی با استفاده از خاکستر مخروط کاج

امروزه، آلودگی آب با مواد نفتی یکی از مشکلات زیست‌محیطی کشورهای نفت‌خیز از جمله ایران است. با توجه به اهمیت موضوع، تصفیه آلاینده نفتی بنزن به‌وسیله زیست‌جاذب‌ها در طی سالیان اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بنزن یک ترکیب شیمیایی آلی با فرمول مولکولی c6h6 است که جزئی از نفت خام و یکی از مهم‌ترین مواد پتروشیمی است. حد مجاز سازمان بهداشت جهانی (who) برای بنزن در آب آشامیدنی10 میکروگرم بر لیتر است. در سال‌های اخیر، مواد زائد کشاورزی به علت هزینه کم، سازگاری با محیط زیست، قابل دسترس بودن به‌طور طبیعی از میان انواع دیگر جاذب ها که برای درمان فاضلاب به کار گرفته می شوند ترجیح داده می‌شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی حذف بنزن توسط تکنیک ناپیوسته (پیمانه‌ای) و پیوسته (ستونی) و پارامترهای موثر بر آن است. در این پژوهش، خاکستر مخروط کاج برای حذف بنزن از محلول‌های آبی استفاده شد و قابلیت این ماده به‌عنوان جاذب با تغییرات غلظت اولیه بنزن، مقدار جاذب، زمان تماس، تغییر دما و ph محلول مورد بررسی قرار گرفت. مدل‌های هم‌دمای جذب لانگمویر و فروندلیچ بر داده‌های جذب بنزن برازش داده شد. مدل‌های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، پخشیدگی درون ذره‌ای و تابع توانی برای توصیف داده‌های سینتیک جذب بنزن مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد جذب بهینه بنزن در 7=ph و جرم بهینه جاذب برابر100 گرم در لیتر ( 0/1 گرم در 10 میلی لیتر) بدست آمد. زمان تعادل 10 دقیقه و حداکثر ظرفیت جذب 366 میلی گرم بر گرم جاذب در غلظت بنزن 2000 میلی گرم بر لیتر به‌دست آمد. از بین مدل‌های هم‌دمای جذب، مدل لانگمویر بهترین برازش را بر داده‌ها نشان داد. همچنین، در مطالعات سینتیکی، مدل شبه مرتبه دوم بهترین برازش را بر داده‌های جذب بنزن داشت. برای تکمیل بررسی‌ها روی جاذب معرفی شده، آزمایش‌های ستونی با ورود پیوسته محلول بنزن به ستون جاذب، تا زمان رسیدن جاذب به حد اشباع انجام شد. آزمایش‌های ستونی با قطر 3 سانتی‌متر، 3 گرم جاذب، غلظت ورودی 1000 میلی‌گرم در لیتر و دبی 100 میلی‌لیتر بر ساعت با ورود پیوسته محلول بنزن، نشان دادند که حداکثر ظرفیت جذب ستون برای حذف بنزن، در برابر 295 میلی‌گرم بر گرم ‌جاذب به‌دست می‌آید. با توجه به نتایج به‌دست آمده در این آزمایش، مشخص شد که خاکستر مخروط کاج قابلیت بالایی در حذف بنزن از محیط‌های آبی دارا است.

kinetics and isotherm investigation of benzene removal from aqueous solution using ash pine cone

water pollution with petroleum products is one of the serious environmental problems in iran. according to the importance of this issue, refining benzene by bio-absorbent has attracted much attention in recent years. the maximum permissible limit assigned by world health organization (who) for benzene in drinking water is 0.001 mg/l. in recent years, attempts made to develop inexpensive adsorbents utilizing abundant natural materials. agricultural waste materials often employed as adsorbent may have potential marketing preference for wastewater treatment among other adsorbent types due to the low cost, environmentally friendly, naturally accessible, and efficiency. the objective of this study was to investigate the removal of benzene by batch and continuous techniques. in this study, the ash cone pine (apc) was used for the removal of benzene from aqueous solutions and its ability as an adsorbent, while the variable initial concentration of benzene, the amount of adsorbent, contact time, temperature, and pollutant’s solution ph were investigated. langmuirand and freundlich isotherm models were fitted to benzene adsorption equilibrium data. kinetic models including pseudo-first order, pseudo-second order, intra-particle diffusion, and power function were used to describe kinetic data of benzene adsorption. the results showed that optimum benzene adsorption was observed at ph=7, and the optimum amount of adsorbent was 0.1 g. the observed equilibrium time was 10 minutes. the equilibrium adsorption capacities were 366 mg/g at 2000 mg/l initial benzene concentration. linear and non-linear isotherm studies showed that equilibrium data better fitted the langmuir isotherm model. kinetic studies showed better applicability of the pseudo-second-order kinetics model. column adsorption experiments were performed to check the absorbent performance during continuously injecting benzene solution into the adsorbent column until the adsorbent has been saturated to complete the studies on the introduced adsorbent. the results for columns with continuous inflow indicated that the maximum capacity of adsorption of benzene for the adsorbent column with a diameter of 3cm, and input concentration of 1000 mg/l, and an input rate of 100 ml/h for ash cone pine (apc) was 295 mg/g. the results of this experiment showed that apc has a high capability for the removal of benzene from aqueous solutions.