21608

21608

مطالعه تجربي سنتز سبز نانو كامپوزيت سراميكي بر پايه اكسيد مس به منظور رنگ زدايي

كارشناسي ارشد

فرآيندهاي جداسازي

1395

1398/6/27

دكتر رضا نوروزبيگي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پژوهش نانوكامپوزيت ZnO/CuO به روش احتراقي با استفاده از عصاره برگ گياه چوچاغ به عنوان سوخت طبيعي به منظور تهيه جاذبي با كارايي بالا و مناسب جهت حذف رنگ آنيوني از محيط آبي توليد شده است. آزمايش¬ها، به كمك طراحي آماري تاگوچي، جهت تعيين نمونه بهينه به¬عنوان بهترين نمونه از لحاظ داشتن حداكثر ظرفيت جذب طراحي شده است. پارامترهاي موثر شامل نسبت وزني اكسيد مس و اكسيد روي، مقدار سوخت و نوع سوخت اصلي، در دو سطح بررسي شدند. شناسايي و تعيين خواص نانوكامپوزيت بهينه با استفاده از روش‌‌هاي طيف ‌‌سنجي تبديل فوريه (FT-IR)، الگوي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني نشر ميداني (FE-SEM) و طيف¬ سنجي پراكندگي انرژي پرتو ايكس (EDX) انجام شد. پارامترهاي مؤثر جذب سطحي، همچون pH ابتدايي در بازه (2-12)، غلظت اوليه رنگ(mg/L80¬-10)، مقدار جاذب g/L) 5/0-1/0)، دما ( 20-45 درجه سانتي گراد) و زمان تماس (360 دقيقه) آزمايش شد. ظرفيت جذب تك لايه در شرايط بهينه¬يpH برابر 3، غلظت اوليه محلول رنگي mg/L 40، مقدار جاذب g/L 15/0، دماي 25 درجه سانتي گراد و زمان تماس 360 دقيقه داراي برابر mg/g 55/253 به دست آمد. در ادامه، نتايج نشان داد كه داده هاي تعادل جذب مطابقت بهتري با مدل هم¬دماي لانگموير دارد و حداكثر ظرفيت جذب تك لايه رنگ قرمز كنگو بر روي جاذب¬ بهينه با استفاده از مدل هم¬دماي لانگموير، مقدار mg/g143/357 حاصل شد. فرايند جذب رنگ قرمز كنگو بر روي نانوكامپوزيت بهينه از معادله نفوذ درون ذره¬اي در نيم ساعت اوليه واكنش (مرحله اول) و مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم در زمان¬هاي بعدي (مرحله دوم)، برازش بهتري با داده¬هاي آزمايشگاهي داشت. همچنين مطالعات ترموديناميكي نشان داد فرايند جذب سطحي يك فرايند خود به خودي و گرمازا است. به طور كلي با توجه به نتايج، نانوكامپوزيت CuO/ZnO سنتز شده به روش طبيعي مي تواند به عنوان يك جاذب نويد بخش براي حذف اين رنگ استفاده شود. واژه‌هاي كليدي: سنتز¬سبز، سنتز¬احتراقي، نانوكامپوزيت، جذب¬سطحي، قرمز كنگو

1398/09/25

Green Synthesis of Ceramic Nanocomposite Based on Copper Oxide for Decolorization

9/17/2020 12:00:00 AM

In this study, ZnO / CuO nanocomposite was produced by combustion using leaf extract of chickpea as a natural fuel to provide high performance adsorbent for removal of anionic dye from aqueous solution. The experiments were designed, using Taguchi's statistical design, to determine the optimal sample as the best sample in terms of maximum adsorption capacity. Effective parameters including weight ratio of copper oxide and zinc oxide, amount of fuel and type of main fuel were investigated at two levels. Optimal nanocomposite properties were identified and determined using Fourier Transform Spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), field emission electron microscopy (FE-SEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDX). Effective surface adsorption parameters, such as initial pH in the range (2- 12), initial dye concentration (10–80 mg / L), adsorbent content (0.01–0.004 gr), temperature (20-45 ° C) and Call time (360 minutes) are tested. The adsorption capacity of the monolayer was optimized at pH 3, initial concentration of 40 mg / L dye solution, 0.015 gr adsorbent, 25 ° C and 360 min contact time at 253.55 mg / g. In addition, the results showed that the adsorption equilibrium data are in better agreement with the Langmuir isotherm model and the maximum adsorption capacity of Congo red monolayer on the optimum adsorbent was obtained using Langmuir isotherm model, 353/147 mg / g. The Congo red dye adsorption process on the optimum nanocomposite from the intramolecular diffusion equation in the first half hour of reaction (first step) and the pseudo-second-order kinetic model at subsequent times (second step) fitted better with the experimental data. Thermodynamic studies also showed that the adsorption process is a spontaneous and exothermic process. In general, according to the results, the naturally synthesized CuO / ZnO nanocomposite can be used as a promising adsorbent to remove this dye. Keywords: Green Synthesis, Combustion Synthesis, Nanocomposite, Adsorption, Congo Red