بررسی حذف مواد آلی طبیعی از محلول آبی توسط نانولوله های کربنی تک دیواره: سینتیک و تعادل فرآیند جذب

نوع مقاله: Research Paper

نویسنده

استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

زمینه و هدف: مواد آلی طبیعی به دلیل ایجاد فرآورده‌های جانبی گندزدایی نظیر تری‌ هالومتان‌ ها که اغلب سرطان ‌زا هستند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. نانولوله‌ های کربنی به دلیل مساحت سطحی زیاد و کاربردهای فراوان دیگر، جاذبی مؤثر برای حذف مواد آلی طبیعی هستند. مطالعه حاضر با هدف بررسی حذف مواد آلی طبیعی از محلول آبی توسط نانولوله ‌های کربنی تک دیواره و سینتیک و تعادل فرآیند جذب انجام شد.
مواد و روش ها: در مطالعه حاضر از نانولوله‌ های کربنی تک دیواره برای حذف مواد آلی طبیعی از محلول آبی استفاده شد. متغیرهای مختلفی از جمله pH نقطه صفر، pH و همچنین غلظت‌های مختلف مواد آلی طبیعی مورد مطالعه قرار گرفتند.
یافته‌ ها: نتایج مطالعه در زمینه تأثیر pH نشان داد که ظرفیت جذب سطحی مواد آلی طبیعی با کاهش pH افزایش می‌یابد. همچنین pH نقطه صفر نانولوله ‌ها برابر 7/6 بود. ظرفیت جذب سطحی نانولوله ‌های کربنی تک دیواره برای غلظت ‌های مواد آلی طبیعی ورودی 10، 5 و 3 میلی‌گرم بر لیتر به ترتیب برابر 24/66، 63/40 و 77/29 میلی‌گرم بر گرم بود.
نتیجه‌ گیری: نانولوله‌ های کربنی تک دیواره به دلیل داشتن خصوصیاتی نظیر مساحت سطحی بالا، پتانسیل زیادی در حذف مواد آلی طبیعی از محلول آبی دارند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Investigation of Removal Natural Organic substances from aqueous solution by Single-Wall Carbon Nanotubes: The Kinetics and Adsorption Equilibrium

نویسنده [English]

  • Ali Naghizadeh
Assistant Professor,Department of Environmental Health, School of Public Health, Birzand University of Medical Sciences, Birjand, Iran
چکیده [English]

Background an Objectives: Natural organic matters because of production of disinfection by products such as trihalomethanes, which are often carcinogenic disinfection, are of particular importance. Carbon nanotubes due to large surface area, and many other applications, are effective adsorbents for the removal of natural organic matter. The present study aimed to investigate the removal of natural organic compounds from aqueous solution by single-walled carbon nanotubes and kinetics and equilibrium adsorption process.
 
Methods: in present study, single wall carbon nanotubes used for removal of natural organic matters from aqueous solution. Different variables such as pH of zero point of charge, pH and different concentration of natural organic matters were investigated.
 
Results: pH survey show that with decreasing pH adsorption capacity increased also pH of zero charge was 6.7. Adsorption capacity of single wall carbon nanotubes for initial concentration of natural organic matters of 10, 5 and 3 mg/L were 66.24, 40.63 and 29.77, respectively.
 
Conclusion: Single-walled carbon nanotubes due to features such as high surface area have great potential for the removal of natural organic matter from aqueous solution

کلیدواژه‌ها [English]

  • adsorption
  • aqueous solution
  • Natural Organic Substances
  • carbon nanotubes
1. Genz A1, Baumgarten B, Goernitz M, Jekel M. NOM removal by adsorption onto granular ferric hydroxide: equilibrium, kinetics, filter and regeneration studies. Water Res. 2008; 42(1‐ 2):238‐48.

2. Leencher JA. Comprehensive assessment of presence, diagnosis and reactivity to water treatment of dissolved and colloidal organic matter. Water Sci Technol: water supply. 2004;4(4):1‐9.

3. Lee S, Kwon B, Elimelech M, Cho J. Characterizations of NOM included in NF and UF membrane permeates. Desalination. 2005; 173(2):131‐42.

4. Crittenden JC, Rhodes TR, Hand DW, Howe KJ, Tchobanoglous G. Warer treatment: Principles and design. New York: John Wiley & sons Inc.; 2005.

5. Chow AT, Dahlgren RA, Gao S. Physical and chemical fractionation of dissolved organic matter and trihalomethane precursors: a review. J Water SRT ‐  Aqua. 2005; 54:475‐507.

6. Singer PC, Reckhow DA. Chemical Oxidation, Water Quality and Treatment. J. K. Edzwald, ed ed. Denver: AWWA; 2011.

7. Agnihotri S, Mota JPB, Rostam‐Abadi M, Rood MJ. Adsorption site analysis of impurity embedded single‐walled carbon nanotube bundles. Carbon. 2006; 44(12):2376–83.

8. Kondratyuk P, Yates JT Jr. Molecular views of physical adsorption inside and outside of single‐ wall carbon manotubes. Acc Chem Res. 2007; 40(10):995‐1004.

9. Labrosse MR, Shi W, Johnson JK. Adsorption of gases in carbon nanotubes: are defect interstitial sites important? Langmuir. 2008; 24(17):9430‐9.

10. Pearce JV, Adams MA, Vilches OE, Johnson MR, Glyde HR. One‐dimensional and two‐dimensional quantum systems on carbon nanotube bundles. Phys Rev Lett. 2005; 95(18):185302. 11. Babaa MR, Dupont‐Pavlovsky N, McRae E, Masenelli‐Varlot K. Physical adsorption of carbon tetrachloride on as‐produced and on mechanically opened single walled carbon nanotubes. Carbon. 2004; 42:1549–54.

12. Reynolds TD, Richards PA. Unit Operation and Processes in Environmental Engineering. 2nd ed ed. Boston: PWS; 1996.

13. Matarredona O, Rhoads, Heather; Li, Zhongrui; Harwell, Jeffrey H.; Balzano, Leandro; Resasco, Daniel E. Dispersion of Single‐Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS. J Phys Chem B,. 2003;107:13357‐67.

14. Li FS, Yuasa A, Ebie K, Azuma Y, Hagishita T, Matsui Y. Factors affecting the adsorption capacity of dissolved organic matter onto activated carbon: modified isotherm analysis. Water Res. 2002; 36(18):4592‐604.

15. Sano M, Okamura J, Shinkai S. Langmuir. 2001(17):7172.

16. Ritchie JD, Perdue EM. Proton‐binding study of standard and reference fulvic acids, humic acids, and natural organic matter. Geochim et Cosmochim Acta. 2003; 67(1):85‐96.

17. Yang K, Xing B. Adsorption of fulvic acid by carbon nanotubes from water. Environ Pollut. 2009; 157(4):1095‐100.

18. Reid RC, Prausnitz JM, Poling BE. The Properties of Gases & Liquids, fourth ed. New York: McGraw‐ Hill; 1988