28978

جذب آلايندههاي رنگزا از آبهاي آلوده با استفاده ازكربن مشتق شده ي چارچوب فلزي آلي بر پايه نيكل

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران- مهندسي محيط‌ زيست

1399

1402/6/12

مجيد حسين زاده

شهرزاد جوانشير

مهندسي عمران

اهميت كنترل آلودگي¬هاي محيط زيستي و رشد تقاضا براي بكارگيري روش‌هاي تصفيه مؤثر و كم‌هزينه تمايل استفاده از نانوجاذب¬ها براي جذب آلاينده¬ها را افرايش داده است. در اين مطالعه يك روش حلال گرمايي ساده تك مرحله¬اي براي ايجاد نانوكامپوزيت‌هاي كربن متخلخل مغناطيسي استفاده شده است. كربن¬هاي مشتق شده با تخلخل و خواص مغناطيسي استثنايي در طي دماهاي مختلف تجزيه (700، 800 و 900 درجه سانتيگراد) در اثر حرارت چارچوب فلزي آلي بر پايه نيكل (Ni-MOF) تحت اتمسفر نيتروژن به ¬دست آمدند و در ادامه توانايي آن‌ها در جذب رنگزا متيل اورنج (MO) مورد بررسي قرار گرفت. خصوصيات فيزيكي و شيميايي جاذب¬هاي به دست آمده (Ni-MOF، CDM-700، CDM-800 و CDM-900) با كمك آزمون¬هاي FESEM، EDS، XRD، FTIR، VSM و جذب-واجذب N2 مورد بررسي قرار گرفتند. علاوه بر اين، تاثير عوامل مختتلف مانند دماي پيروليز، دوز جاذب، زمان تماس، تغييرات pH و اثرات غلظت اوليه رنگزا بر روي ظرفيت جذب در نظر گرفته شد. حداكثر ظرفيت جذب به ترتيب 38/307، 35/5976، 39/4992و mg/g54/2636 متعلق به Ni-MOF، CDM-700،CDM-800 و CDM-900 بود كه اين نتايج نشان دهنده ظرفيت فوق العاده بالاي مواد حاصل از نانوكامپوزيت هاي جديد است. نتايج نشان داد كه نه تنها ساختار كريستالي Ni-MOF به ساختار كريستالي نيكل تغيير يافت، بلكه سطح ويژه نيز حدود چهار برابر پس از پيروليز شدن افزايش پيدا كرد. حداكثر ظرفيت جذب رنگزا MO براي CDM-700 در دوز جاذب g/L083/0، زمان تماس min60، pH محلول 3 و دماي ℃45 به دست آمد. همچنين مدل لانگموير با بهترين تطابق با داده¬ها فرآيند جذب را به صورت تك لايه پيشنهاد مي¬كرد. با توجه به نتايج مطالعات سينتيكي واكنش با استفاده از مدل‌هاي شناخته شده، مدل شبه مرتبه دوم (9989/0=R2) تطابق بالايي با داده‌هاي تجربي نشان داد. در نهايت نانوكامپوزيت سنتز شده به دليل قابليت بالاي بازيافت تا پنج سيكل به عنوان يك جاذب اميدواركننده براي حذف رنگزاها از آب آلوده معرفي شده است.

1402/08/08

Adsorption of organic pollutants from contaminated water using carbon-derived from Ni based metal-organic framework

9/2/2024 12:00:00 AM

Herein, a simple one-pot solvothermal approach is used to create magnetic porous carbon nanocomposites which obtained from a nickel-based metal-organic framework (Ni-MOF) and examined for their ability to uptake methyl orange (MO) dye. Derived carbons with exceptional porosity and magnetic properties were created during the different pyrolysis temperatures of Ni-MOF (700, 800, and 900 ℃) under a nitrogen atmosphere. The black powders were given the names CDM-700, CDM-800, and CDM-900 after they were obtained. A variety of analysis methods, including FESEM, EDS, XRD, FTIR, VSM, and N2 adsorption-desorption were used to characterize as-prepared powders. Furthermore, adsorbent dosage, contact time, pH variation, and initial dye concentration effects was investigated. The maximum adsorption capacities were 307.38, 5976.35, 4992.39, and 2636.54 mg/g for Ni-MOF, CDM-700, CDM-800, and CDM-900, respectively, which show the ultrahigh capacity of the resulted nanocomposites compared to newest materials. The results showed that not only the crystallinity turned but also the specific surface area was increased about four times after pyrolyzing. The results showed that the maximum adsorption capacity of MO dye for CDM-700 was obtained at adsorbent dosage of 0.083 g/L, contact time of 60 min, feed pH of 3, and temperature of 45 ◦C. The Langmuir model has the best match and suggests the adsorption process as a single layer. According to the results of reaction kinetic studies using well-known models, the pseudo-second-order model (R2 = 0.9989) displayed high agreement with the experimental data. The synthesized nanocomposite is introduced as a promising super adsorbent for eliminating dyes from contaminated water due to strong recycling performance up to the fifth cycle.

چارچوب فلزي آلي , نانوساختارهاي مشتق شده كربني , پيروليز , جذب سطحي , آلاينده هاي رنگزا

metal-organic framework , Porous carbon nanocomposite , pyrolysis , adsorption , dye

Negar Beigi

Majid Hosseinzade