بررسی حذف تولوئن از محلول های آبی با استفاده از نانوکیتوزان استخراج شده از پوسته میگو: ایزوترم و سینتیک جذب

نوع مقاله : محیط زیست جانوری

نویسندگان

1 گروه تنوع زیستی و آلودگی های محیط زیست، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 گروه تولید و بهره برداری آبزیان، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 گروه شیمی، شرکت ملی پخش فراورده های نفتی منطقه گلستان، گرگان، ایران

چکیده

 تولوئن با فرمول شیمیایی C6H5CH3 یکی از ترکیبات سمی و سرطان­­ زا محصولات نفتی و از مهم ­ترین عوامل آلاینده آب است. هزینه بالا و کارایی پایین برخی فرایندهای تصفیه محدودیت­ هایی را در زمینه حذف این ترکیبات به ­وجود آورده است. در مطالعه حاضر فرایند جذب سطحی تولوئن از محلول­ های آبی به ­وسیله جاذب نانوکیتوزان استخراج شده از پوسته میگو به ­عنوان یک جاذب طبیعی، ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست بررسی شد. نانو کیتوزان از شرکت سیگما آلدریچ آمریکا تهیه شد. برای تعیین غلظت تولوئن، از دستگاه اسپکتروفتومتر UV-Vis Array مدل 2015Photonix Ar در طول موج 206 نانومتر استفاده شد. به ­منظور تعییین شرایط بهینه برای ظرفیت جذب تولوئن توسط نانوکیتوزان اثر پارامترهای مختلف pH در محدوده 3 تا 8 و زمان تماس در محدوده 5 تا 120 دقیقه در مقیاس آزمایشگاهی در سیستم ناپیوسته بررسی شد. مقادیر بهینه برای این پارامترها به ­ترتیب 5 و  زمان تعادل 35 دقیقه به ­دست آمد. مدل فروندلیچ با 0/92=R2 مطابقت بیش ­تری با داده ­های تعادلی جذب تولوئن داشت. از مدل سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم جهت بررسی سینتیک واکنش استفاده شد که نتایج بیانگر این بود که مدل شبه درجه دوم با ضریب همبستگی 0/99=R2 از برازش بهتری با داده­ های تجربی برخوردار است. نتایج نشان داد که نانوکیتوزان قابلیت بسیار خوبی برای استفاده در فرایند حذف تولوئن از محلول ­های آبی دارند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Removal of Toluenel from aqueous solutions by NanoChitosan extracted from shrimp shell: isotherm and adsorption kinetics

نویسندگان [English]

  • Rogheyeh Motallebi 1
  • Hassan Rezaei 1
  • Ali akbar Hedayati 2
  • Ali Kord Rostami 3
1 Department of Biodiversity and Environmental Pollution, Faculty of Fisheries and Environment, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Department of Aquatic Production and Exploitation, Faculty of Fisheries and Environment, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Chemistry Group, National Oil Products Distribution Company of Golestan region, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Toluene, with the chemical formula C6H5CH3, is one of the toxic and cancerous combinations of petroleum products and is one of the most important contaminants in the water. The high cost and low efficiency of some refining processes has created limitations in the elimination of these compounds. In the present study, the process of adsorption of toluene from aqueous solutions is investigated by nanocytosine adsorbent extracted from shrimp shell as a natural, inexpensive, and environmentally friendly adsorbent. Nano-chitosan is purchased from Sigma Aldrich USA. To determine the concentration of toluene, the Photonix Ar 2015 UV-Vis Array spectrophotometer is used at a wavelength of 206 nm. In order to determine the optimal conditions for the toluene adsorption capacity by nanocytosins, the effect of different pH parameters in the range of 3 to 8 and contact time in the range of 5 to 120 minutes is investigated in a laboratory scale in a discontinuous system. The optimal values ​​for these parameters are 5 and 35 minutes, respectively. The Freundlich model with R2 = 0.92 corresponded more to the balance data of toluene adsorption. The quasi-first-order and pseudo-second order kinetics models are used to test the kinetics of the reaction. Results indicated that the pseudo-second-order model with correlation coefficient of R2 = 0.99 had better fit with experimental data. The results showed that nanocytosins have a very good ability to use in the process of toluene removal from aqueous solutions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Toluene
  • NanoChitosan
  • Oil Pollution
  • Adsorbtion

مراجع

  1. اخلاصی، ل.؛ یونسی، ح.ا.؛ مهربان، ز. و بهرامی ‌فر، ن.، 1392. سنتز نانوذرات کیتوسان و کاربرد آن در جذب یون ‌های فلزی سرب از محلول ‌های آبی. دو ماهنامه آب و فاضلاب. دوره 24، شماره 1، صفحات 10تا 18.
  2. شامحمدی، ش.، 1395. نقدی بر تئوری مدل ایزوترم جذب لانگمویر در محیط ‌های آبی. مجله پژوهش آب ایران. دوره 10، شماره 23، صفحات 45 تا 52.
  3. Ahmed, M.J.; Theydan, S.K. and Mohammed, A.H.A., 2012. Adsorption of Phenol and P-Nitro Phenol onto Date Stones: Equilibrium Isotherms, Kineticsand Thermodynamics Studies. Journal of Engineering. Vol. 18, No. 6, pp: 743-761.
  4. Behnamfard, A. and Salarirad, M.M., 2009. Equilibrium and kinetic studies on free cyanide adsorption from aqueous solution by activated carbon. Journal of hazardous materials. Vol. 170, No. 1, pp: 127-133.
  5. Chen, L.; Si, Y.; Zhu, H.; Jiang, T. and Guo, Z., 2016. A study on the fabrication of porous PVDF membranes by in-situ elimination and their applications in separating oil/water mixtures and nano-emulsions. Journal of Membrane Science. Vool. 520, pp: 760-768.
  6. Corami, A.; Mignardi, S. and Ferrini, V., 2008. Cadmium removal from single-and multi-metal (Cd+ Pb+ Zn+ Cu) solutions by sorption on hydroxyapatite. Journal of Colloid and Interface Science. Vol. 317, No. 2, pp: 402-408.
  7. Crisafully, R.; Milhome, M.A.L.; Cavalcante, R.M.; Silveira, E.R.; De Keukeleire, D. and Nascimento, R.F., 2008. Removal of some polycyclic aromatic hydrocarbons from petrochemical istewater using low-cost adsorbents of natural origin. Bioresource technology. Vol. 99, No. 10, pp: 4515-4519.
  8. El-Sayed, Y. and Bandosz, T.J., 2004. Adsorption of valeric acid from aqueous solution onto activated carbons: role of surface basic sites. Journal of colloid and interface science. Vol. 273, No. 1, pp: 64-72.
  9. Freundlich, H.M.F., 1906. Uber die Adsorption in Losungen. Zeitschrift für Physikalische Chemie. Vol. 57, pp: 385-470.
  10. Jabbar, Z.; Angham, A. and Sami, G.H.F., 2014. Removal of azo dye from aqueous solutions using chitosan. Oriental journal of chemistry. Vol. 30, No. 2, pp: 571-575.
  11. Hameed, B.H.; Ahmad, A.A. and Aziz, N., 2007. Isotherms, kinetics and thermodynamics of acid dye adsorption on activated palm ash. Chemical Engineering Journal. Vol. 133, No. 1-3, pp: 195-203.
  12. He, J.; Lu, Y. and Luo, G., 2014. Ca (II) imprinted chitosan microspheres: an effective and green adsorbent for the removal of Cu (II), Cd (II) and Pb (II) from aqueous solutions. Chemical Engineering Journal. Vol. 244, pp: 202-208.
  13. Ho, Y.S. and McKay, G., 1999. Pseudo-second order model for sorption processes. Process biochemistry. Vol. 34, No. 5, pp: 451-465.
  14. Langmuir, I., 1916. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Part I. Solids. Journal of the American chemical society. Vol. 38, No. 11, pp: 2221-2295.
  15. Lin, K.; Pan, J.; Chen, Y.; Cheng, R. and Xu, X., 2009. Study the adsorption of phenol from aqueous solution on hydroxyapatite nanopowders. Journal of Hazardous Materials. Vol. 161, No. 1, pp: 231-240.
  16. Mohammed, J.; Nasri, N.S.; Zaini, M.A.A.; Hamza, U.D. and Ani, F.N., 2015. Adsorption of benzene and toluene onto KOH activated coconut shell based carbon treated with NH3. International Biodeterioration and Biodegradation. Vol. 102, pp: 245-255.
  17. Naghizadeh, A.; Nasseri, S.; Rashidi, A.M.; Rezaei Kalantary, R.; Nabizadeh, R. and Mahvi, A.H., 2013. Adsorption kinetics and thermodynamics of hydrophobic natural organic matter (NOM) removal from aqueous solution by multi-wall carbon nanotubes. Water Science and Technology: Water Supply. Vol. 13, No. 2, pp: 273-285.
  18. Ong, S.T.; Lee, C.K. and Zainal, Z., 2007. Removal of basic and reactive dyes using ethylenediamine modified rice hull. Bioresource technology. Vol. 98, No. 15, pp: 2792-2799.
  19. Qin, C.; Huang, X.; Zhao, J.; Huang, J.; Kang, Z. and Dang, X., 2017. Removal of toluene by sequential adsorption-plasma oxidation: Mixed support and catalyst deactivation. Journal of Hazardous Materials. Vol. 334, pp: 29-38.
  20. Rezaei, H., 2016. Biosorption of chromium by using Spirulina sp. Arabian Journal of Chemistry. Vol. 9, No. 6, pp: 846-853.
  21. Salame, I.I. and Bandosz, T.J., 2001. Surface chemistry of activated carbons: combining the results of temperature programmed desorption, Boehm, and potentiometric titrations. Journal of colloid and interface science. Vol. 240, No. 1, pp: 252-258.
  22. Soni, U.; Bajpai, J.; Singh, S.K. and Bajpai, A.K., 2017. Evaluation of chitosan-carbon based biocomposite for efficient removal of phenols from aqueous solutions. Journal of water process engineering. Vol. 16, pp: 56-63.
  23. Suman, K.A.; Gera, M. and Jain, V.K., 2015. A novel reusable nanocomposite for complete removal of dyes, heavy metals and microbial load from water based on nanocellulose and silver nano-embedded pebbles. Environmental technology. Vol. 36, No. 6, pp: 706-714.
  24. Vadivelan, V. and Kumar, K.V., 2005. Equilibrium, kinetics, mechanism, and process design for the sorption of methylene blue onto rice husk. Journal of Colloid and Interface Science. Vol. 286, No. 1, pp: 90-100.
  25. Wibowo, N.; Setyadhi, L.; Wibowo, D.; Setiawan, J. and Ismadji, S., 2007. Adsorption of benzene and toluene from aqueous solutions onto activated carbon and its acid and heat treated forms: influence of surface chemistry on adsorption. Journal of Hazardous Materials. Vol. 146, No. 1, pp: 237-242.
  26. Xie, Y.; Li, S.; Wang, F. and Liu, G., 2010. Removal of perchlorate from aqueous solution using protonated cross linked chitosan. Chemical Engineering Journal. Vol. 156, No. 1, pp: 56-63.
فصلنامه محیط زیست جانوری
دوره 12، شماره 2
تیر 1399
صفحه 339-346

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار