سنتز و کاربرد نانوکامپوزیت گرافن مغناطیسی برای حذف سدیم دودسیل بنزن سولفونات (SDBS) از محلول‌های آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 گروه آموزشی محیط زیست‏‏/دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

سورفاکتانت‌ها یکی از مهم‌ترین آلاینده‌های منابع آب‌های سطحی و زیرزمینی هستند و خطرات بالقوه‌ای برای سلامتی انسان‌ و محیط زیست ایجاد می‌نمایند. هدف از این پژوهش بررسی نانو کامپوزیت گرافن مغناطیسی در حذف سدیم دودسیل بنزن سولفونات از محلول‌های آبی است. در این مطالعه تجربی از پوست پرتقال به عنوان منبع کربنی برای سنتز گرافن به روش پیرولیز استفاده شد. همچنین با استفاده از روش حلال گرمایی مغناطیسی کردن جاذب انجام گردید. ویژگی جاذب با تکنیک‌های FTIR، VSM، AFM، SEM و طیف سنجی رامان مورد آنالیز قرار گرفت. اثر متغیرهای مقدار جاذب، pH، غلظت اولیه آلاینده و زمان واکنش در حذف SDBS بررسی شد. پارامترهای جذب با مدل‌های هم‌دمای لانگمویر و فروندلیچ و دو مدل سینتیک شبه مرتبه اول و سینتیک شبه مرتبه دوم تعیین گردید. بر اساس یافته‌های پژوهش دوز جاذب 20 میلی‌گرم، pH معادل 3 و زمان تماس 60 دقیقه به عنوان شرایط بهینه برای حذف SDBS حاصل شد. بررسی ایزوترم و مدل های سینتیکی نشان داد که داده‌های تجربی فرایند حذف با مدل لانگمویر (9989/0 = R2) و سنتیک شبه مرتبه دوم (9992/0 ≥ R2) همبستگی دارند. بیشترین ظرفیت جذب تعادلی برای SDBS توسط نانوکامپوزیت گرافن مغناطیسی 276 میلی‌ گرم برگرم به دست آمد. آزمایشات واجذب با استفاده از اتانول و متانول انجام گرفت که به ترتیب 74 و 76 درصد بازیابی جاذب را نشان دادند. نتایج نشان داد در شرایط بهینه، بررسی نانو کامپوزیت‌های گرافن مغناطیسی پتانسیل موثری را در حذف سدیم دودسیل بنزن سولفونات از محلول‌های آبی داشته و به دلیل خاصیت مغناطیسی، جداسازی آن از محلول آبی ساده و سریع است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and application of magnetic graphene nanocomposite for removal sodium dodecyl benzenesulfonate (SDBS) from aqueous solutions

نویسندگان [English]

  • Arash Khoshnoodfar 1
  • Nader Bahramifar 2
  • habibollah younesi 1
1 Univercity of tarbiat modares
2 Tarbiat Modares university
چکیده [English]

Surfactants are one of the most important pollutants of surface water and underground water resources, and create potential health risks for humans and environment. The purpose of present study was to synthesize the MGNCs to be used for the removal of sodium dodecyl benzenesulfonate (SDBS) from aqueous solutions. First, graphene was synthesized through pyrolysis of orange peel as carbon precursor and KOH as an activating agent. The magnetic adsorbent nanocomposite was prepared through the solvothermal method using ferric chloride hexahydrate. The absorbent characteristics were analyzed using Fourier transformed infrared (FT-IR), vibrating sample magnetometer (VSM), Atomic force microscope (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectrometer techniques. The effects of the adsorbent amount, pH, the initial concentration of SDBS, and contact time were investigated for removal of SDBS. The adsorption isotherms were interpreted using Langmuir and Freundlich models and the kinetic data of adsorption process was also evaluated using pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models. Based on the findings of the study, the absorbent dose of 20 mg, pH 3 and the contact time of 60 min were found to be the optimal conditions for the removal of SDBS. The equilibrium isotherm data fitted well with the Langmuir model (R2 = 0.9989) and the pseudo-second-order kinetic model was found to explain the adsorption kinetics more effectively (R2 = 0.9992). The maximum adsorption capacity of SDBS onto magnetic graphene nanocomposite was attained to be about 276 mg/g. Desorption experiments of ethanol and methanol from MGNCs were performed. The percentage adsorption recoveries of ethanol and methanol were 74 and 76%, respectively. The results showed that the as-synthesized MGNCs has an efficient and cheap adsorbent for removal of SDBS because of its high adsorption capability, high porosity, and large surface area and has the advantage of easy and rapid separation from the aqueous solution via external magnetic field.

کلیدواژه‌ها [English]

  • water contamination
  • Adsorption
  • Surfactant
  • sodium dodecyl benzene sulfonate
  • graphene