بهینه‌سازی جذب مالاشیت گرین بر روی نانو جاذب NH2-SBA-15 با نرم‌افزار Qualitek-4 به روش طرح آزمایش تاگوچی: مطالعه ایزوترم، سینتیک، ترمودینامیک

Abstract

در این تحقیق، ابتدا سیلیکای نانو متخلخل SBA-15 سنتز و سپس به‌وسیله گروه‌های عاملی آمینی، با روش پساسنتزی عامل‌دار شد. ساختار مواد ساخته شده به‌وسیله آنالیزهای XRD، جذب و وا جذب نیتروژن و FTIR شناسایی شدند. میزان جذب رنگ کاتیونی مالاشیت گرین بر روی SBA-15 عامل‌دار شده، تحت شرایط مختلف pH (7، 6، 5)، دز جاذب (5/0، 3/0، 1/0 گرم در لیتر)، غلظت اولیه محلول (300 ،250،200، 150، 100، 50 میلی‌گرم در لیتر) و دما (30، 20، 10 درجه سلسیوس) مورد مطالعه قرار گرفت و تأثیر هر یک از عوامل بر روی میزان جذب بررسی شد. بیشینه ظرفیت جذب در شرایط بهینه (pH برابر 7؛ دز جاذب برابر 3/0 گرم در لیتر، غلظت رنگ برابر100 میلی‌گرم در لیتر، دما 30 درجه سلسیوس) که در آن حذف رنگ به‌طور کامل (100درصد) اتفاق افتاد برابر 333 میلی‌گرم در گرم به‌دست‌ آمد. عوامل مؤثر بر جذب با نرم افزار Qualitek-4 به روش تاگوچی بهینه‌سازی شد و سپس ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک فرایند جذب، در شرایط بهینه بررسی شد. نتایج نشان داد که جذب مالاشیت گرین به‌صورت چند لایه‌ایی بر روی سطح جاذب اتفاق افتاده است و ایزوترم جذب از مدل فروندلیچ پیروی می‌کند. بیشینه ظرفیت جذب در حدود 500 میلی‌گرم در لیتر برآورد شد. سینتیک جذب نسبتاً سریع و از نوع شبه درجه دوم و فرایند جذب از نوع گرماگیر و خودبخودی (0<G∆) بود. در این مطالعه SBA-15 عامل‌دار شده، ظرفیت جذب بسیار زیادی را برای جذب رنگ کاتیونی نشان داد. لذا با قطعیت می‌توان اظهار داشت که SBA-15 عامل‌دار شده با گروه‌های آمینی، جاذب بسیار مؤثری در حذف رنگ‌ کاتیونی مالاشیت گرین از پساب است.