بررسی کارایی نانولوله کربن چند جداره و خاکستر حاصل از زائدات درخت خرما در حذف رنگ از فاضلاب نساجی

نوع مقاله: Research Paper

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط ، عضو مرکز تحقیقات علوم بهداشتی ، دانشگاه علوم پزشکی مشهد

2 کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط،دانشکده بهداشت،دانشگاه علوم پزشکی زاهدان، زاهدان، ایران

چکیده

زمینه و هدف: یکی از مصارف مهم مواد رنگی در صنعت نساجی است که حدود 75 درصد مواد رنگی تولید شده در جهان در رنگرزی کالاهای نساجی، چرم و کاغذ به کار می‌رود. رنگ‌ها به دلیل ساختار پیچیده‌ اغلب پایدار و مقاوم به تجزیه بیولوژیک بوده و سمی، سرطان‌زا و جهش‌زا و می‌توانند باعث آلرژی و مشکلات پوستی در انسان شوند. این مطالعه با هدف بررسی کارایی نانو لوله کربن چند جداره و خاکستر خرما در حذف رنگ از فاضلاب نساجی بافت بلوچ شهرستان ایرانشهر در سال 1391 انجام شد.

مواد و روش ها  : این مطالعه یک پژوهش کاربردی است که به صورت تجربی بر روی فاضلاب نساجی با غلظت رنگ 20 میلی‌گرم در لیتر انجام و اثر متغیرهای غلظت نانو لوله کربن چند جداره و خاکستر حاصل از زائدات خرما، زمان‌های 30، 60، 90، 120 و 150دقیقه وpH  های 3، 5 ،7، 9 و 11 بر کارایی حذف رنگ بررسی شد. غلظت رنگ در نمونه‌های مختلف با استفاده از اسپکتروفتومتر در طول موج 525 نانومتر قرائت شد.

یافته ها : مقادیر حذف رنگ با جاذب نانو لوله کربن چند جداره در pHهای 3، 5، 7، 9، و 11 برای غلظت رنگ 20 میلی‌گرم در لیتر و 05/0 گرم در لیتر نانو لوله کربن در زمان 180 دقیقه به ترتیب 5/85، 4/93، 4/88، 3/81 و 3/75 درصد و برای جاذب خاکستر خرما در زمان‌های مذکور به ترتیب 88، 8/92، 96، 2/92 و 7/88 درصد بدست آمد. همچنین میزان جذب رنگ توسط نانو لوله کربن چند جداره به ترتیب 1710، 1868، 1769، 1626، 1506 میلی‌گرم در گرم جاذب و برای خاکستر خرما 1763، 1857، 1921، 1844 و 1775 میلی‌گرم در گرم جاذب بودت. ایزوترم جذب برای دو جاذب منطبق با مدل لانگمیر (876/0 R2=  نانو لوله کربن چند جداره و980/0R2= خاکستر خرما ) بود . بیشترین مقدار حذف COD جاذب نانو لوله کربن چند جداره در  pH=5، غلظت جاذب 05/0 و زمان تماس 180 دقیقه 4/73 درصد و برای خاکستر خرما در pH=7 و غلظت جاذب 05/0 و زمان تماس 180 دقیقه 6/70 درصد بدست آمد.

نتیجه گیری: بر اساس نتایج بدست آمده میزان حذف رنگ از فاضلاب نساجی با افزایش زمان واکنش، جرم جاذب افزایش می‌یابد و همچنین میزان حذف رنگ و حذف COD توسط نانو لوله کربن چند جداره و خاکستر خرمادر حد مطلوبی بوده ولی کارایی نانو لوله کربن چند جداره در pH اسیدی و کارایی خاکستر خرما در  pHخنثی بیشتر می‌باشد. به نظر می رسد با توجه به فراوانی زائدات خرما، استفاده از خاکستر خرما در حذف آلاینده‌های زیست محیطی مقرون به صرفه‌تر است .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Survay on Dye Removal from Colored Textile Wastewater Using Multi‐walled Carbon Nanotubes and Palm Ash as a Natural Adsorbent

نویسندگان [English]

  • Hosein Alidadi 1
  • Hassan Karimian 2
  • Edris Bazrafshan 3
  • Ali Asghar Najafpoor 1
  • Shahrbanoo Rafe 2
1 Associate Professor, Health Sciences Research Center, Environmental Health Engineering Department, School of Health, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran
2 M.Sc. of Environmental Health Engineering, School of Health, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran, Iran
3 Associate Professor, Environmental Health Engineering Department, School of Health, Zahedan University of Medical Sciences, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Background and Objective: Textile industry is one of the largest consumers of dyes. Approximately 75% of global dye production is used for dyeing textile, leather, and paper products. Dyes due to their complex
structure are mostly stable, toxic, carcinogenic, mutagenic, and resistant to biodegradation; they also can cause allergies and skin conditions in humans.This study aimed to evaluate the efficacies of multi‐walled carbon nanotubes and palm ash for dye removal from textile wastewater in Baluch region of
Iranshahr in Iran.

Methods: This experimental study was performed on textile wastewater with a dye concentration of 20 mg/L in 2013. The efficacy of multi‐walled carbon nanotubes and palm ash for dye removal at different concentrations, durations (30, 60, 90, 120, and 150 minutes), and pH ranges (3, 5.7, 9, and
11) was investigated. Dye concentration in different samples was measured, using a spectrophotometer at a wavelength of 525 nm.

Results: The rates of dye removal using multi‐walled carbon nanotubes at pHs of 3, 5, 7, 9, and 11, dye concentration of 20 mg/L, and adsorbent concentration of 0.05 g/L were 85.5%, 93.4%, 88.4%, 81.3%, and 75.3%, respectively during 180 minutes. The corresponding values for palm ash were 88%, 92.8%, 96%, 92.2%, and 88.7%, respectively. The rates of dye absorption were 1710, 1868, 1769, 1626, and 1506 mg/g for multi‐walled carbon nanotubes and 1763, 1857, 1921, 1844, and 1775 mg/g for palm ash, respectively. According to Langmuir isotherm model, adsorption isotherms were R2=0.876 and R2=0.980 for carbon nanotubes and palm ash, respectively. The maximum removal of chemical oxygen demand (COD) in
multi‐walled carbon nanotubes was obtained at pH=5, adsorbent concentration of 0.05, and contact time of 180 min (73.4%). For palm ash, maximum removal was achieved at pH=7, adsorbent concentration of 0.05,
and contact time of 180 min (70.6%).

Conclusion: Dye removal from textile wastewater can be promoted by increasing reaction time. Dye and COD removal by multi‐walled carbon nanotubes and palm ash was desirable. In fact, in multi‐walled carbon
nanotubes, efficacy was desirable at acidic pHs, while in palm ash, neutral pH was considered desirable. Therefore, use of palm ash for the removal of environmental pollutants can be cost‐effective, given its high abundance.

Paper Type: Research Article

کلیدواژه‌ها [English]

  • Palm ash
  • Textile wastewater
  • Multi‐walled carbon nanotubes
1.Dalvand A, Gholami M, Joneidi A, Mahmoodi NM. Investigation of Electrochemical Coagulation Process Efficiency for Removal of Reactive Red 198 from Colored Wastewater. Journal of Science and Technology of Color. 2009;3(2):97‐105. [In persian].

2.Jafarzadeh N, Daneshvar. Treatment of Textile Wastewater Containing Basic Dyes by Electrocoagulation Process. J of Water and Wastewater. 2006;17(57):22‐9. [In persian].

3.Alizadeh R, Barghaei SM. The use of granular activated carbon to remove organic matter and organic carbon in the process of textile dye effluents. Chemistry and Chemical Engineering. 2006;25(3):21‐8. [In persian].

4.Daneshvar N, Khataee A, Rasoulifard MH, seyed Dorraji M. Removal of Organic Dyes from Industrial Wastewaters Using UV/H2O2, UV/H2O2/Fe (II), UV/H2O2/Fe (III) Processes water and wastewater. 2007;18(61):34‐42 [In persian].

5.Maleki A, Rezaee R. Toxicity Reduction of Reactive Black 5 and Disperse Orange 25 by Advanced Oxidation Processes Journal of Science and Technology of Color. 2009;3(1):17‐23. [In persian].

6.Noohi A, Emtiazioo M, N o. decolorization of Reactive Black 5    by native strains isolated from wastewater of textile factories in Tehran. Journal of Environmental Science and Technology. 2008;10(1):17‐9. [In persian].

7.Emami F, Tehrani‐Bagha AR, Gharanjig K. Influence of Operational Parameters on the Decolorization of an Azo Reactive Dye (C.I. Reactive Red 120) by Fenton Process Research, Institute for Color Science and Technology. 2009;4(2):105‐14. [In persian].

8.Ghanizadeh G, Asgari G. Removal of Methylene Blue Dye from Synthetic Wastewater with Bone Char. Iranian journal of health and environment. 2009;2(2):104‐13. [In persian].

9. Naddafi K, Nabizadeh Nodehi R, Jahangiri rad M. Removal of Reactive Blue 29 Dye from Water by Single‐Wall Carbon Nanotubes. J Health & Environ. 2011;3(4):359‐68. [In persian].

10. Hasani Zonoozi M, Alavimoghaddam MR, Aram M. Removal of C.I. Acid Blue 292 using Polyaluminum Chloride. Journal of Color Science and Technology. 2008;2(2. ):87‐94. [In persian].

11.Ghaneian MT, Dehvari M, Ahrampoosh MH, Jamshidi B. Fish bone meal application of Reactive Red 198 ink removal from textile wastewater in alkaline conditions. Fourteenth National Conference on Environmental Health, Yazd    [In persian]. 2011.

12.Masombaigi H, Rezaee A, Nasiri A. Photocatalytic Degradation of Methylene Blue using ZnO Nano‐Particles. Journal of Health and Environment. 2009;2(3):188‐95. [In persian].

13.Khorramfar S, Mahmoodi NM, Arami M, Gharanjig K. Dye Removal from Colored Textile Wastewater Using Tamarindus Indica Hull: Adsorption Isotherm and Kinetics Study. Journal of Color Science and Technology 2009;3(2):81‐8. [In persian].

14.Behjat A, Parsaeian M, Anvari F, Kheirkhah M, Tahami M. Dicolorization of Reactive Dyes in Aqueous Solutions Using Ionizing Electron Beam Radiation water and wastewater. 2009;20(3):26‐31. [In persian].

15.Tehrani‐Bagha AR, Amini FL. Decolorization of Wastewater Containing C. I. Reactive Red 120 by UV‐Enhanced Ozonation Research, Institute for Color Science and Technology. 2010;4(3):151‐60. [In persian].

16.Ghaneian M, Ghanizadeh G, M. G, Ghaderinasab F. Application of Eggshell as a Natural Sorbent for the Removal of Reactive Red 123 Dye from Synthetic Textile Wastewater. Zahedan Journal of Research in Medical, Zahedan Sciences. 2010;11(4):25‐ 34. [In persian].

17.Li Y, Liu F, Xia B, Du Q, Zhang P, Wang D, et al. Removal of copper from aqueous solution by carbon nanotube/calcium alginate composites. Journal of Hazardous Materials. 2010;177(1–3):876‐80.

18.Kusvuran E, Gulnaz O, Irmak S, Atanur OM, Ibrahim Yavuz H, Erbatur O. Comparison of several advanced oxidation processes for the decolorization of Reactive Red 120 azo dye in aqueous solution. Journal of Hazardous Materials. 2004;109(1–3):85‐93.

19.NateghiGholam R, Boniadi R, Asadi A, Amin MM. Nickel Oxide Nanoparticles Application as an Efficient Adsorbent for Dye Removal Health System Research. 2010;6. . [In persian].

20.Gholami H, Gholami M, Gholizadeh A, rastegar A. Direct Black 22 carbon potential of orange peel in removal from aqueous solutions. Journal of North Khorasan University of Medical Sciences 2013;4(1):45‐ 55. [In persian].   

21.Absalan G, Asadi M, Kamran S, Sheikhian L, Goltz DM. Removal of reactive red‐120 and 4‐ (2‐pyridylazo) resorcinol from aqueous samples by Fe3O4 magnetic nanoparticles using ionic liquid as modifier. Journal of Hazardous Materials. 2011;192(2):476‐84.

22.Ghaneian MT, Ehrampoush MH, Ganizadeh Gh, Askar Shahi M, Momtaz M. Application of Ozonation on the removal of Reactive Red 198 dye at alkaline Condition. Journal of School Health, Yazd. 2010;9(2):11‐21. [In persian].