فصلنامه علمی مدیریت محیط زیست شهری
فصلنامه مدیریت محیط زیست شهری

حذف رنگ کریستال‌ویولت از محلول آبی با استفاده از کامپوزیت برپایه چارچوب‌ فلز-آلی پورفیرینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعیده اسلامی نژاد 1
رحمت اله رحیمی 2
مریم فیاضی 3

1 دانشجوی دکتری، دانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشکده شیمی ، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 گروه محیط زیست، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

https://doi.org/10.48306/jumee.2023.398322.1006
چکیده
آلاینده‌های مختلف مانند رنگ‌ها پس از ورود به اکوسیستم‌ها منجر به آلودگی‌های زیست محیطی جدی جهانی می‌شوند. با توجه به قوانین سختگیرانه جهانی، تصفیه فاضلاب قبل از تخلیه به محیط زیست الزامی است. یکی از روش‌های رایج، قابل اعتماد و مفیدی که برای حذف رنگ‌ها از پساب‌های صنعتی به کار می‌رود، فرآیند جذب است. در این تحقیق، جذب کریستال‌ویولت (CV) از محلول آبی بر روی کامپوزیت PCN-224/Sepiolite به دست آمده از مزو تتراکیس (4-کربوکسی فنیل) پورفیرین (TCPP) با شرایط تجربی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب و ساختار ترکیبات با روش‌های FESEM و XRD مورد مشخصه‌یابی قرار گرفت. تأثیر متغیر‌های مختلف شامل: غلظت رنگ، مقدار جاذب و زمان تماس به روش ناپیوسته بررسی شد. داده‌های تعادلی با استفاده از ایزوترم لانگمویر، فرندلیچ و تمکین ارزیابی شد. مدل لانگمویر، جذب رنگ کریستال‌ویولت را به بهترین شکل توصیف کرد، که نشان می‌‌دهد جذب رنگ کریستال‌ویولت بر روی کامپوزیت PCN-224/Sepiolite تک لایه و همگن است. بیشینه ظرفیت جذب تحت شرایط بهینه (مقدار جاذب: 02/0 گرم، زمان تماس:120 دقیقه، دما:25 درجه سانتی‌گراد) mg g-1 17/38 بدست آمد. داده‌های سینتیکی با استفاده از معادله شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مدل شبه مرتبه دوم بهترین تناسب را برای مطالعات سنتیکی نشان داد (9985/0 R2=)، که نشان می‌دهد که جذب کریستال‌ویولت توسط فرآیند جذب شیمیایی محدود می‌شود. به طور کلی، نتایج نشان می دهد که کامپوزیت PCN-224/Sepiolite می تواند به عنوان یک جاذب کارآمد برای تصفیه پساب های رنگی استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

جذب سطحی
سپیولایت
چارچوب فلز-آلی
کریستال‌ویولت
پورفیرین
[1] Najafi, M., & Rahimi, R. (2023). Synthesis of novel Zr-MOF/cloisite-30B nanocomposite for anionic and cationic dye adsorption: optimization by design-expert, kinetic, thermodynamic, and adsorption study. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 33(1), 138-150. https://doi.org/10.1007/s10904-022-02471-1.
[2] Halboos, M. H., Hussein, B. J., & Sayhood, A. A. (2021, March). Used central composite chemometric method to adsorption gentian violet dye by nano activated charcoal. Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1853, No. 1, p. 012027). IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1853/1/012027.
[3] Fayazi, M., Taher, M. A., Afzali, D., & Mostafavi, A. (2016). Enhanced Fenton-like degradation of methylene blue by magnetically activated carbon/hydrogen peroxide with hydroxylamine as Fenton enhancer. Journal of Molecular Liquids, 216, 781-787. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.01.093.
[4] Adebayo, M. A., Prola, L. D., Lima, E. C., Puchana-Rosero, M. J., Cataluña, R., Saucier, C., ... & Ruggiero, R. (2014). Adsorption of Procion Blue MX-R dye from aqueous solutions by lignin chemically modified with aluminium and manganese. Journal of Hazardous Materials, 268, 43-50. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.01.005.
[5] Barata-Rodrigues, P. M., Mays, T. J., & Moggridge, G. D. (2003). Structured carbon adsorbents from clay, zeolite and mesoporous aluminosilicate templates. Carbon, 41(12), 2231-2246. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(03)00252-5.
[6] Wang, S., Li, H., & Xu, L. (2006). Application of zeolite MCM-22 for basic dye removal from wastewater. Journal of colloid and interface science, 295(1), 71-78. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2005.08.006.
[7] Fiel, R. J. (1989). Porphyrin—Nucleic acid interactions: A review. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 6(6), 1259-1274. https://doi.org/10.1080/07391102.1989.10506549.
[8] Saleh, T. A., Elsharif, A. M., & Bin-Dahman, O. A. (2021). Synthesis of amine functionalization carbon nanotube-low symmetry porphyrin derivatives conjugates toward dye and metal ions removal. Journal of Molecular Liquids, 340, 117024. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117024.
[9] Yang, M., & Bai, Q. (2019). Flower-like hierarchical Ni-Zn MOF microspheres: Efficient adsorbents for dye removal. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 582, 123795. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.123795.
[10] Zhao, X., Liu, S., Tang, Z., Niu, H., Cai, Y., Meng, W., Wu, F. and Giesy, J.P. (2015). Synthesis of magnetic metal-organic framework (MOF) for efficient removal of organic dyes from water. Scientific reports, 5(1), 11849. https://doi.org/10.1038/srep11849.
[11] Tanhaei, M., Mahjoub, A. R., & Safarifard, V. (2018). Sonochemical synthesis of amide-functionalized metal-organic framework/graphene oxide nanocomposite for the adsorption of methylene blue from aqueous solution. Ultrasonics sonochemistry, 41, 189-195. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.09.030.
[12] Hosseinpour, S. A., Karimipour, G., Ghaedi, M., & Dashtian, K. (2018). Use of metal composite MOF‐5‐Ag2O‐NPs as an adsorbent for the removal of Auramine O dye under ultrasound energy conditions. Applied Organometallic Chemistry, 32(2), e4007. https://doi.org/10.1002/aoc.4007.
[13] Abdi, J., Mahmoodi, N. M., Vossoughi, M., & Alemzadeh, I. (2019). Synthesis of magnetic metal-organic framework nanocomposite (ZIF-8@ SiO2@ MnFe2O4) as a novel adsorbent for selective dye removal from multicomponent systems. Microporous and Mesoporous Materials, 273, 177-188.V https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2018.06.040.
[14] Liu, Z., He, W., Zhang, Q., Shapour, H., & Bakhtari, M. F. (2021). Preparation of a GO/MIL-101 (Fe) composite for the removal of methyl orange from aqueous solution. ACS omega, 6(7), 4597-4608. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c05091.
[15] Moradi, E., Rahimi, R., Farahani, Y. D., & Safarifard, V. (2020). Porphyrinic zirconium-based MOF with exposed pyrrole Lewis base site as a luminescent sensor for highly selective sensing of Cd2+ and Br− ions and THF small molecule. Journal of Solid State Chemistry, 282, 121103. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2019.121103.
[16] Jin, E., Kim, J., Nam, J., Yang, D. C., Jeong, H., Kim, S., ... & Choe, W. (2021). Adsorptive removal of industrial dye by nanoporous Zr porphyrinic metal–organic framework microcubes. ACS Applied Nano Materials, 4(10), 10068-10076. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c01450.
[17] Joussein, E., Petit, S., Churchman, J., Theng, B., Righi, D., & Delvaux, B. J. C. M. (2005). Halloysite clay minerals - a review. Clay minerals, 40(4), 383-426. https://doi.org/10.1180/0009855054040180.
[18] Fayazi, M., Afzali, D., Ghanei-Motlagh, R., & Iraji, A. (2019). Synthesis of novel sepiolite–iron oxide–manganese dioxide nanocomposite and application for lead (II) removal from aqueous solutions. Environmental Science and Pollution Research, 26, 18893-18903. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05119-9.
[19] Barbé, P.C., Brosse, J.C., Cecchin, G., Derouet, D., Dušek, K., Epaillard, F., Higashimura, T., Kratochvila, J., Legeay, G., Lesná, M. and Masuda, T. (1986). The catalytic system Ti-complex/MgCl2. Catalytical and radical polymerization (pp. 1-81).  https://doi.org/10.1007/978-3-662-15187-7_1.
[20] Fayazi, M., & Ghanbarian, M. (2020). One-pot hydrothermal synthesis of polyethylenimine functionalized magnetic clay for efficient removal of noxious Cr (VI) from aqueous solutions. Silicon, 12(1), 125-134. https://doi.org/10.1007/s12633-019-00105-9.
[21] Peng, M., Guan, G., Deng, H., Han, B., Tian, C., Zhuang, J., Xu, Y., Liu, W. and Lin, Z. (2019). PCN-224/rGO nanocomposite based photoelectrochemical sensor with intrinsic recognition ability for efficient p-arsanilic acid detection. Environmental Science: Nano, 6(1), 207-215. https://doi.org/10.1039/C8EN00913A.
[22] Bulut, E., Özacar, M., & Şengil, İ. A. (2008). Equilibrium and kinetic data and process design for adsorption of Congo Red onto bentonite. Journal of hazardous materials, 154(1-3), 613-622. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.10.071.
[23] Mayakaduwa, S.S., Kumarathilaka, P., Herath, I., Ahmad, M., Al-Wabel, M., Ok, Y.S., Usman, A., Abduljabbar, A. and Vithanage, M. (2016). Equilibrium and kinetic mechanisms of woody biochar on aqueous glyphosate removal. Chemosphere, 144, 2516-2521. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.07.080.
[24] Fayazi, M., Taher, M. A., Afzali, D., & Mostafavi, A. (2015). Preparation of molecularly imprinted polymer coated magnetic multi-walled carbon nanotubes for selective removal of dibenzothiophene. Materials Science in Semiconductor Processing, 40, 501-507. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2015.07.018.

  • تاریخ دریافت 04 خرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 22 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 10 تیر 1402
  • تاریخ اولین انتشار 10 تیر 1402
  • تاریخ انتشار 01 فروردین 1402

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما