تعیین کارایی و سازوکار حذف مواد رنگزای Acid Orange 7 (AO7) و Reactive Black 5 (RB5) با استفاده از پودر آهن از محیط های آبی: مطالعه سنتیک

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

علیرضا رحمانی ¹ , منصور ضرابی ² , محمد رضا سمرقندی ³ , عباس افخمی ⁴ , سعید عزیزیان ⁵ , حمیدرضا غفاری ⁶

1 - استاد گروه مهندسی بهداشت محیط و مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.
2 - کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، عضو هئیت علمی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران*(مسئول مکاتبات)
3 - دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط و مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.
4 - استاد گروه شیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه بوعلی سینای همدان، همدان، ایران.
5 - استاد گروه شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه بوعلی سینای همدان، همدان، ایران.
6 - کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، عضو هئیت علمی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی هرمزگان، بندرعباس، ایران.

تاریخ دریافت : 1388/02/25 تاریخ پذیرش : 1388/07/15 تاریخ انتشار : 1392/07/01

کلید واژه: پودر آهن, acid orange 7, Reactive Black 5, سیستم ناپیوسته, سنتیک واکنش,

چکیده مقاله :

فاضلاب های صنایع نساجی و رنگرزی به دلیل دارا بودن انواع آلاینده های آلی و غیر آلی، یکی از عمده ترین منابع آلاینده محیط زیست به شمار می روند. تا کنون روش های مختلفی از قبیل انعقاد و لخته سازی، ازن زنی، فرآیند فنتون و سایر روش ها برای تصفیه این نوع از فاضلاب ها مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش از پودر آهن به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر که به آسانی در دسترس بوده و مورد استفاده قرار می گیرد، جهت حذف دو نوع ماده رنگزای AO7 و RB5 در سیستم ناپیوسته استفاده شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل pH (3،5،7،9 و11)، زمان تماس (15، 30، 45، 60، 75، 90، 105، 120 دقیقه)، میزان پودر آهن (5/0، 1، 5/1 و g/L 2) و غلظت اولیه رنگ (25، 50، 75 و mg/L 100) می باشد. همچنین نتایج حاصل از مطالعات سنتیک با استفاده از نمودار های معادله های سنتیک شبه درجه اول، شبه درجه دوم و شبه درجه اول اصلاح شده مقایسه گردید. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که کارایی حذف هر دو نوع رنگ با افزایش زمان تماس و میزان پودر آهن نسبت مستقیم و با افزایش pH نسبت معکوس دارد. افزایش غلظت اولیه رنگ باعث افزایش کارایی حذف رنگ AO7 گردیده، درحالی که در خصوص رنگ RB5، باعث کاهش کارایی حذف رنگ شد. همچنین تطبیق نتایج حاصل از آزمایشات بر روی معادلات سنتیک نشان داد که سنتیک حذف رنگ AO7 (9798/0r2>) و رنگ RB5 (9776/0r2>) از معادله شبه درجه اول پیروی می کند. بنابراین با توجه به نتایج حاصل از آزمایش ها، استفاده از پودر آهن به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر در جهت حذف مواد رنگزا از فاضلاب های صنایع نساجی و رنگرزی پیشنهاد می گردد.

چکیده انگلیسی:

Bearing organic and inorganic pollutants, colored wastewater are an important source of environmentalpollution. Removal dyes from dyestuff can be accomplished by various methods such as coagulationflocculation,Fenton regent, ozonation and so on. This work investigated metallic iron as an efficient andinexpensive material for treatment of colored wastewater. Parameters such as pH (3, 5, 7, 9 and 11), contacttime (15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 and 120 min), iron powder concentration (0.5, 1, 1.5 and 2 g/L) and initialdye concentration (25, 50, 75 and 100 mg/L) were studied. In addition, experimental data were fitted onpseudo- first order, pseudo-second order and modified pseudo-first order kinetic models. Result showedthat dye removal was increased by increasing iron mass and contact time. While decreased by increasingpH of solution. Increasing initial dye concentration of AO7, has increased removal efficiency, while it wasdecreased by increasing initial dye concentration of RB5. In addition, results showed that pseudo-first ordermodel best describe removal of AO7 (r2> 0.9708) and RB5 (r2>0.9776) by metallic iron. We concludedthat metallic iron can be used as an effective an inexpensive matter for treatment of dyestuff waste

منابع و مأخذ:

1. Mok YS, Jo J-O, Whitehead JC., 2008, Degradation of an azo dye Orange II using a gas phase dielectric barrier discharge reactor submerged in water, Chemical Engineering Journal, 142:56-64.


2. Renganathan S, Thilagaraj WR, Miranda LR, Gautam P, Velan M., 2006,Accumulation of Acid Orange 7, Acid Red 18 and Reactive Black 5 by growing Schizophyllum commune, Bioresource Technology, 97:2189-2193.


3. Lu C-S, Chen C-C, Mai F-D, Li H-K., 2009, Identification of the degradation pathways of alkanolamines with TiO2 photocatalysis, Journal of Hazardous Materials, 165(1-3):306-316.


4. Ji P, Zhang J, Chen F, Anpo M, 2009, Study of adsorption and degradation of acid orange 7 on the surface of CeO2 under visible light irradiation, Applied Catalysis B: Environmental, 85(3-4):148-154.


5. Atia AA, Donia AM, Al-Amrani WA., 2009, Adsorption/desorption behavior of acid orange 10 on magnetic silica modified with amine groups, Chemical Engineering Journal, 150(1):55-62.


6. Rauf MA, Qadri SM, Ashraf S, Al-Mansoori KM., 2009, Adsorption studies of Toluidine Blue from aqueous solutions onto gypsum, Chemical Engineering Journal, 150(1):90-95.


7. Olak F, Atar N, Olgun A., 2009, Biosorption of acidic dyes from aqueous solution by Paenibacillus macerans: Kinetic, thermodynamic and equilibrium studies., Chemical Engineering Journal, 150(1):122-130.


8. Merzouk B, Gourich B, Sekki A, Madani K, Vial C, Barkaoui M., 2009, Studies on the decolorization of textile dye wastewater by continuous electro-coagulation process, Chemical Engineering Journal, 149(1-3):207-214.


9. Ong S-A, Uchiyama K, Inadama D, Yamagiwa K., 2009, Simultaneous removal of color, organic compounds and nutrients in azo dye-containing wastewater using up-flow constructed wetland, Journal of Hazardous Materials, 165(1-3): 696-703.


10. Zhang H, Zhang J, Zhang C, Liu F, Zhang D., 2009, Degradation of C.I. Acid Orange 7 by the advanced Fenton process in combination with ultrasonic irradiation, Ultrasonics Sonochemistry, 16(3):325-330.


11. Gyliene O, Vengris T, Stoncius A, Nivinskiene O., 2008, Decontamination of solutions containing EDTA using metallic iron, Journal of Hazardous Materials, 159(2-3):446-451.


12. Kim H, Hong H-J, Lee Y-J, Shin H-J, Yang J-W., 2008, Degradation of trichloroethylene by zero-valent iron immobilized in cationic exchange membrane, Desalination, 223(1-3):212-220.


13. Chen Y-M, Li C-W, Chen S-S., 2005, fluidized zero valent iron bed reactor for nitrate removal, Chemosphere, 59(6):753-759.


14. Xu W, Li P, Fan J., 2008, Reduction of nitrobenzene by the catalyzed Fe/Cu process, Journal of Environmental Sciences, 20(8):915-921.


15. Sanchez I, Stüber F, Font J, Fortuny A, Fabregat A, Bengoa C., 2007, Elimination of phenol and aromatic compounds by zero valent iron and EDTA at low temperature and atmospheric pressure, Chemosphere, 68(2):338-344.


16. Choe S, Liljestrand HM, Khim J., 2004, Nitrate reduction by zero-valent iron under different pH regimes, Applied Geochemistry, 19:335-342.


17. Son H-S, Im J-K, Zoh K-D., 2009, A Fenton-like degradation mechanism for 1,4-dioxane using zero-valent iron (Fe0) and UV light, Water Research, 43(5):1457-1463.


18. Huang YH, Zhang TC., 2004, Effects of low pH on nitrate reduction by iron powder, Water Research, 38:2631-2642.


19. AWWA, 1992, Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater, 20 th.


20. Azizian S., 2004, Kinetic models of sorption: a theoritical study, Journal of Colloids and Interface Science, 276:47-52.


21. Yang X, Al-Duri B., 2005, Kinetic modeling of liquid-phase adsorption of reactive dyes on activated carbon, Journal of Colloids and Interface Science, 287:25-34.


22. Azizian S, Bashiri H., 2008, Adsorption kinetics at solid/solution interface: Statistical rate theory at initial times of adsorption and close to equilibrium, Langmuir, 24:11669-11676.