Ultrasonic Assisted Adsorption of Crystal Violet (CV) Dye by CM-β-CD-Fe3O4NPs Synthesis: Experimental Design Methodology
محورهای موضوعی : Journal of Physical & Theoretical Chemistry
Ali Omaniziarati
1
(Department of Chemistry, Dashtestan Branch, Islamic Azad University, Dashtestan, Iran)
Gholamhossein Vatankhah
2
(Department of Chemical Engineering, Bushehr Branch, Islamic Azad University, Bushehr, Iran.)
کلید واژه: Central Composite Design (CCD), Adsorption, Crystal Violet (CV) dye, Response surface methodology (RSM), CM-β-CD-Fe3O4NPs,
چکیده مقاله :
The applicability of the synthesized CM-β-CD-Fe3O4NPs as a novel adsorbent for eliminating Crystal Violet (CV) dye from aqueous media was investigated. This paper focuses on the development of an effective methodology to obtain the optimum removal conditions assisted by ultrasonic to maximize removal of (CV) dye onto CM-β-CD-Fe3O4NPs in aqueous solution using response surface methodology (RSM). This novel material was characterized by different techniques such as FT-IR, XRD and SEM. The influences of variables such as initial (CV) dye concentration (X1), pH (X2), adsorbent dosage (X3), sonication time (X4) investigated by central composite design (CCD) under response surface methodology. The process was empirically modeled to reveal the significant variables and their possible interactions. The optimization conditions were set as: 10.0 mg L-1, 6.0, 5 min and 0.025 g, for ultrasound time, pH, adsorbent mass, (CV) dye concentration respectively. Finally, it was shown that the adsorption of (CV) dye removal by adsorbent was at pH 6.0. This issue that the sorption of (CV) dye conforms to the pseudo-second-order rate equation and the Langmuir model explains equilibrium data was clearly proven. The maximum monolayer capacity (qmax) was found to be 100.0 mgg-1 for (CV) dye at optimum conditions. The application of Isotherms in obtaining the thermodynamic parameters like free energy (ΔG0), enthalpy (ΔH0) and entropy (ΔS0) of adsorption were confirmed. The exothermicity of the process was proven by negative value of (ΔGo, ΔHo and ΔSo) which showed the affinity of CM-β-CD-Fe3O4NPs synthesis for Crystal Violet (CV) dye deletion.
در این پژوهش، کاربرد جاذب سیکلو دکسترین/نانو ذرات اکسید آهن سنتز شده به عنوان یک جاذب جدید برای حذف رنگ بنفش کریستال از محیط های آبی مورد بررسی قرار گرفت. این مقاله بر توسعه یک روش موثر برای به دست آوردن شرایط بهینه حذف با کمک امواج فراصوت برای حذف حداکثر رنگ بنفش کریستال بر روی CM-β-CD-Fe3O4NPs در یک محلول آبی با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) تمرکز دارد. این جاذب جدید با تکنیک­های مختلف مانند FT-IR ،XRD و SEM مشخصه یابی و ارزیابی گردید. تأثیر متغیرهایی مانند غلظت اولیه رنگ(X1) ،pH (X2) ، دوز جاذب (X3) و زمان فراصوت (X4) با طراحی مرکب مرکزی (CCD) تحت روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. این فرآیند به صورت تجربی مدل­سازی شد تا متغیرهای مهم و فعل و انفعالات احتمالی آنها آشکار شود. شرایط بهینه سازی برای زمان تابش امواج فراصوت،pH ، مقدار جاذب وغلظت رنگ به ترتیب، 10 میلی­گرم بر لیتر، 6، 5 دقیقه و 025/0 گرم تعیین شد. در نهایت، نشان داده شد که حذف رنگ بنفش کریستالی توسط جاذب در pH برابر با 6 اتفاق افتاد. به وضوح ثابت شد که جذب رنگ مورد مطالعه با معادله سینتیکی شبه درجه دوم مطابقت دارد و همدمای لانگمویر داده های تعادل را توضیح می­دهد. حداکثر ظرفیت تک لایه جذب توسط جاذب (qmax)برای رنگ مورد مطالعه در شرایط بهینه 100 میلی­گرم بر گرم بدست آمد. گرمازا بودن این فرآیند با مقدار منفی (ΔG˚، ΔH˚ وΔS˚) ثابت شد که نشان از میل جاذب سنتز شده CM-β-CD-Fe3O4NPs برای حذف رنگ بنفش کریستال دارد.
