پ۲۶۶۹۱
per
اصلاح کربن فعال حاصل از لوفا سیلندریکا توسط هیدروکسیدهای دولایه‌ای(LDH) در کامپوزیت‌های بر پایه پلیمر زیستی حاوی آن‌ها برای حذف مواد رنگزای کاتیونی از محلول‌های آبی
شبنم ایمانی زردخانه
شیمی
۱۴۰۰
۹۱ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
مهندسی پليمر گرايش علوم پايه
۱۴۰۰/۱۱/۲۷
چکیده: در بررسی حاضر، برای حذف رنگ کاتیونی کریستال ویولت از محلول آبی با استفاده از سیستم های هیدروژل پلی (آکریل آمید-ژلاتین) اصلاح شده با استفاده از کربن فعال سنتز شده از بیومس لوفا سیلندریکا (ACL) و کامپوزیت کربن فعال/هیدروکسید دو لایه‌ای Mg-Fe (ACL/Mg-Fe LDH) به عنوان جاذب استفاده شد. اصلاح کربن با استفاده از LDH مورد نظر با استفاده از روش رسوب دهی شیمیایی انجام شد و برای سنتز سیستم‌های هیدروژل مورد نظر از روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد استفاده شد. پس از سنتز جاذب‌های مورد نظر، خواص و ویژگی جاذب‌ها با استفاده از تکنیک‌های مختلفی مانند FTIR، XRD، TGA-DTG، BET، SEM و EDX-Map مورد بررسی قرارگرفت. نتایج حاصل شده نشان داد که کامپوزیت‌ها با موفقیت سنتز شده‌اند. مقدار سطح فعال ویژه برای نمونه‌های ACL، ACL/Mg-Fe LDH، Hydrogel، Hydrogel/ACL و Hydrogel/ACL/Mg-Fe LDH به ترتیب 71/99 m2/g ، 99/141m2/g ، 74/0m2/g، 47/1 m2/g و 65/1 m2/g تعیین شد. نتایج حاصل از آنالیز BET نشان داد که اصلاح سیستم Hydrogel با استفاده از ACL و کامپوزیت ACL/Mg-Fe LDH موجب بهبود سطح فعال ویژه آن شده است. در بررسی فرآیند جذب سطحی رنگ CV با استفاده از جاذب‌های مورد نظر، اثر پارامترهای مختلفی مانند pH اولیه، دما، زمان تماس، مقدار غلظت رنگ، و دوز جاذب مورد بررسی قرار داده شد و مقدار بهینه پارامترها تعیین شد. بر اساس نتایج تجربی حاصل شده، ماکزیمم بازدهی جذب رنگ CV با استفاده از نمونه‌های ACL، ACL/Mg-Fe LDH، Hydrogel، Hydrogel/ACL و Hydrogel/ACL/Mg-Fe LDH به ترتیب 37/97، 16/99، 81/92، 71/95 و 25/98 درصد تعیین شد. مقدار پارامترهای ترمودینامیکی مانند آنتالپی (ΔHᵒ) و انرژی آزاد گیبس (ΔGᵒ) برای فرآیند جذب رنگ CV با استفاده از همه نمونه‌های جاذب استفاده شده منفی تعیین شد که نشان می‌دهد فرآیند جذب به صورت گرمازا و خود به خودی می‌باشد. بررسی رفتار سینتیکی نشان داد که مدل سینتیکی شبه‌درجه دوم دارای توانایی مناسبی در توصیف رفتار سینتیکی فرآیند می‌باشد و نشان داد که در فرآیند جذب سطحی رنگ CV سایت های فعال دارای نقش موثری می‌باشند. هم‌چنین، نتایج حاصل از مدل نفوذ درون ذره ای نشان داد که در فرآیند جذب سطحی بیش از یک نوع مکانیسم موثر می‌باشد و مکانیسم جذب می‌تواند به صورت ترکیبی از نفوذ درون لایه‌ای و سایت‌های فعال باشد. نتایج حاصل از مدل‌های ایزوترم نشان داد که مدل ایزوترم لانگمویر دارای توانایی بیشتری در توصیف رفتار تعادلی می‌باشد و بر اساس آن، در فرآیند جذب سطحی سطوح همگن در مقایسه با سطوح ناهمگن نقش بیشتر دارند. ماکزیمم ظرفیت جذب تک لایه با استفاده از مدل ایزوترم برای نمونه‌های ACL، ACL/Mg-Fe LDH، Hydrogel، Hydrogel/ACL و Hydrogel/ACL/Mg-Fe LDH به ترتیب 65/40mg/g ، 28/51 mg/g ، 46/38 mg/g، 06/39 mg/gو 05/44 mg/g تعیین شد. علاوه بر آن، مقدار پارامترهای RL و n نشان دادند که فرآیند جذب سطحی با استفاده از جاذب‌های مورد نظر به صورت مطلوب و فیزیکی می‌باشد.
Abstract: In the present study, to remove CV cationic dye from aqueous solution from pol (acrylamide-gelatin) hydrogel systems modified using activated carbon synthesized from Lofa cylindrica biomass (ACL) and activated carbon / bilayer hydroxide composite Mg-Fe (ACL / Mg-Fe LDH) was used as the adsorbent. Carbon modification was performed using the desired LDH using chemical precipitation method and free radical polymerization method was used to synthesize the desired hydrogel systems. After synthesizing the desired attractions, the properties and characteristics of the desired attractions were used using various techniques such as FTIR, XRD, TGA-DTG, BET, SEM and EDX-Map. The results showed that ACL particles and ACL / Mg-Fe LDH composite were successfully placed in the structure of the hydrogel system. Specific active surface area for ACL, ACL / Mg-Fe LDH, Hydrogel, Hydrogel / ACL and Hydrogel / ACL / Mg-Fe LDH, respectively,99.714 m2/g, 141.99 m2/g, 0.745 m2/g, 1.479 m2/g and 1.652 m2/g were determined. The results of BET analysis showed that modification of the Hydrogel system using ACL and ACL / Mg-Fe LDH composite improved its specific active surface. In the process of CV dye adsorption process using the desired adsorbents, the effect of various parameters such as initial pH, temperature, contact time, amount of dye concentration, and adsorbent dose were investigated and the optimal amount of parameters was determined. Based on the experimental results, the maximum CV dye adsorption efficiency using ACL, ACL / Mg-Fe LDH, Hydrogel, Hydrogel / ACL and Hydrogel / ACL / Mg-Fe LDH samples, respectively 97.37%, 99.16%, 92.81%, 95.71% and 98.25% were determined. The amount of thermodynamic parameters such as enthalpy (ΔHᵒ) and Gibbs free energy (ΔGᵒ) for the CV dye adsorption process were determined using all negative adsorbent samples used, indicating that the adsorption process is exothermic and spontaneous. The study of kinetic behavior showed that the quasi-quadratic kinetic model has a good ability to describe the kinetic behavior of the process and showed that active sites have an effective role in the process of adsorption of CV dye. Also, the results of intracellular diffusion model showed that more than one type of mechanism is effective in the adsorption process and the adsorption mechanism can be a combination of intralayer penetration and active sites. The results of isotherm models showed that the Langmuir isotherm model has a greater ability to describe equilibrium behavior and, accordingly, have a greater role in the adsorption process of homogeneous surfaces compared to heterogeneous surfaces. Maximum adsorption capacity of monolayer using isotherm model for ACL, ACL / Mg-Fe LDH, Hydrogel, Hydrogel / ACL and Hydrogel / ACL / Mg-Fe LDH samples, respectively 40.65 mg/g, 51.282 mg/g, 38.462 mg/g, 39.063 mg/g and 44.053 mg/g Was determined. In addition, the values of RL and n parameters showed that the adsorption process using the desired adsorbents is optimal and physical.
Modification of activated carbon obtained from Luffa Cylindrica by using Layered Double Hydroxides (LDH) in composites based on biopolymer containing them for removal of cationic dyes from aqueous solutions
ایمانی زردخانه،
شبنم
تهيه کننده
پیغمبردوست،
عظیمی زنوزی،
سید جمال الدین
حمید رضا
استاد راهنما
استاد مشاور
تبریز
