بهینه‌سازی جذب سطحی آنیلین بلو بر روی تنباک توره به عنوان یک جاذب جدید زیستی از محلول‌های آبی با استفاده الگوریتم ژنتیک: تعادل، سینتیک و ترمودینامیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران

2 استادیار گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی، دانشگاه اصفهان، ایران

10.22034/eiap.2022.158589

چکیده

در این مطالعه جذب سطحی رنگ آنیونی آنیلین بلو بر روی جاذب جدید زیستی با نام محلی تنباک توره و نام علمی grantia aucheri مورد بررسی قرار گرفت. از تکنیک‌های طیف سنجی تبدیل فوریه- مادون قرمز و اسکن میکروسکوپ الکترونی برای مشخصه‌یابی جاذب استفاده شد. جاذب زیستی جدید برای حذف آنیلین بلو از نمونه‌‌های آبی ارایه شد. اثر پنج پارامتر pH، دما، زمان، غلظت اولیه رنگ، و جرم جاذب در فرایند حذف رنگ مورد بررسی قرار گرفت و شرایط بهینه‌‌ی pH در محدوده 4-5، دمای 25 درجه سانتی‌‌گراد، زمان 10 دقیقه، غلظت اولیه رنگ 40 میلی‌‌گرم بر لیتر، و میزان جاذب 12 میلی گرم به دست آمد. نتایج به دست آمده از مطالعات ایزوترم به خوبی با مدل لانگوئر با ظرفیت جذب بالایی 79/65 میلی گرم بر گرم مطابقت داشت. جاذب پیشنهادی را در فرایند رنگ‌‌زدایی نشان داد. از شبکه عصبی-ژنتیک الگوریتم برای بهینه‌سازی فرایند استفاده شد که نزدیکی داده‌های پیش‌بینی شده الگوریتم ژنتیک با نتایج تجربی بیانگر کارایی و پتانسیل بالای روش مذکور در بهینه سازی جذب سطحی آنیلین بلو بر روی تنباک توره می‌‌باشد. پارامترهای ترمودینامیکی بررسی شدند. مقادیر منفی به دست آمده از ΔH° و ΔS° بیانگر گرماده بودن فرایند هستند. جذب سطحی آنیلین بلو از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Adsorption of aniline blue onto grantia aucheri as a novel biosorbent from aqueous solutions: equilibrium, kinetics, and thermodynamics

نویسندگان [English]

  • Mahboube Shirani 1
  • Abbas Khazaei 1
  • Zinat Marzban zadeh 1
  • Alireza Goli 2
1 Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Jiroft, Jiroft, Iran
2 Department of Industrial Engineering and Future Studies, Faculty of Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

In this study the adsorption of the anionic dye, aniline blue, onto a novel biosorbent with the local name of Tonbak Toureh and the scientific name of Grantia aucheri was considered. FT-IR and SEM were used for characterization of the biosorbent. The effect of dominant parameters including pH, amount of biosorbent, time, temperature, and initial dye concentration were investigated and the optimum conditions of pH of 4-5, time of 10 min, temperature of 25 ͦ C, dye concentration of 40 mg L-1, and biosorbent amount of 12 mg were achieved. The adsorption isotherms corroborate the experimental data were appropriately fitted to the Langmuir model with high adsorption capacity of 65.79 mg g -1. Artificial neutral network-genetic algorithm (ANN-GA) was applied for prediction and optimization of the process in which the closeness of the predicted values with experimental data confirms the efficiency and potential of ANN-GA for prediction and optimization of the adsorption process. The thermodynamic parameters were assessed. The positive ΔH° and ΔS° values described endothermic nature of adsorption. The adsorption of aniline blue followed the pseudo-second order kinetic model.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • Aniline Blue
  • Biosorbent
  • Grantia aucheri
  • Genetic algorithm

مراجع

Chen, W.; Mo, J.; Du, X.; Zhang, Z. & Zhang, W. 2019. Biomimetic dynamic membrane for aquatic dye removal. Water Research, 151: 243-251.
Dias, N. C.; Bassin, J. P.; Sant’Anna, G. L. & Dezotti, M. 2019. Ozonation of the dye Reactive Red 239 and biodegradation of ozonation products in a moving-bed biofilm reactor: Revealing reaction products and degradation pathways. International Biodeterioration & Biodegradation, 144: 104742.
Gemeay, A. H.; Aboelfetoh, E. F. & El-Sharkawy, R. G. 2017. Immobilization of Green Synthesized Silver Nanoparticles onto Amino-Functionalized Silica and Their Application for Indigo Carmine Dye Removal. Water, Air, & Soil Pollution, 229(1): 16.
Ghazali, A.; Shirani, M.; Semnani, A.; Zare-Shahabadi, V. & Nekoeinia, M. 2018. Optimization of crystal violet adsorption onto Date palm leaves as a potent biosorbent from aqueous solutions using response surface methodology and ant colony. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6(4): 3942-3950.
Goli, A.; Khademi Zare, H.; Tavakkoli-Moghaddam, R. & Sadeghieh, A. 2019. Hybrid artificial intelligence and robust optimization for a multi-objective product portfolio problem Case study: The dairy products industry. Computers & Industrial Engineering, 137: 106090.
Hassania, S.; Shirania ,M.; Semnania, A.; Hassanib, M. & Firoozc, A. 2017. Removal of Congo red by magnetic nano-alumina using response surface methodologyandartificialneuralnetwork.
Khemila, B.; Merzouk, B.; Chouder, A.; Zidelkhir, R.; Leclerc, J.-P. & Lapicque, F. 2018. Removal of a textile dye using photovoltaic electrocoagulation. Sustainable Chemistry and Pharmacy, 7: 27-35.
Koyuncu, H. & Kul, A. R. 2019. Removal of aniline from aqueous solution by activated kaolinite: Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 569: 59-66.
Lu, P.; Hu, X.; Li, Y.; Zhang, M.; Liu, X.; He, Y.; Dong, F.; Fu, M. & Zhang, Z. 2018. One-step preparation of a novel SrCO 3/gC 3 N 4 nano-composite and its application in selective adsorption of crystal violet. RSC advances, 8(12): 6315-6325.
Naderi, P.; Shirani, M.; Semnani, A. & Goli, A. 2018. Efficient removal of crystal violet from aqueous solutions with Centaurea stem as a novel biodegradable bioadsorbent using response surface methodology and simulated annealing: Kinetic, isotherm and thermodynamic studies. Ecotoxicology and Environmental Safety, 163: 372-381.
Qi, M.; Yang, Y.; Zhang, X.; Zhang, X.; Wang, M.; Zhang, W.; Lu, X. & Tong, Y. 2020. Pollution reduction and operating cost analysis of municipal wastewater treatment in China and implication for future wastewater management. Journal of Cleaner Production, 253: 120003.
Salehi, I.; Shirani, M.; Semnani, A.; Hassani, M. & Habibollahi, S. 2016. Comparative Study Between Response Surface Methodology and Artificial Neural Network for Adsorption of Crystal Violet on Magnetic Activated Carbon. Arabian Journal for Science and Engineering, 41(7): 2611-2621.
Shirani, M.; Akbari, A.; Hassani, M.; Goli, A.; Habibollahi, S. & Akbarian, P. 2018. Homogeneous liquid-liquid microextraction via flotation assistance coupled with gas chromatography-mass spectrometry for determination of myclobutanil in cucumber, tomato, grape, and strawberry using genetic algorithm. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 98(3): 271-285.
Shirania, M.; Akbaria, A. & Golib, A. 2020. Application of a novel high-performance nano biosorbent for removal of anionic dyes from aqueous solutions using shuffled frog leaping algorithm: isotherm, kinetic and thermodynamic studies. DESALINATION AND WATER TREATMENT, 203: 388-402.
Usman, M. A.; Aftab, R. A.; Zaidi, S.; Adnan, S. M. & Rao, R. A. K. 2021. Adsorption of aniline blue dye on activated pomegranate peel: equilibrium, kinetics, thermodynamics and support vector regression modelling. International Journal of Environmental Science and Technology.
Xiao, L.; Liu, J. & Ge, J. 2021. Dynamic game in agriculture and industry cross-sectoral water pollution governance in developing countries. Agricultural Water Management, 243: 106417.
Zhan, Y.; Wan, X.; He, S.; Yang, Q. & He, Y. 2018. Design of durable and efficient poly(arylene ether nitrile) bioinspired polydopamine coated graphene oxide nanofibrous composite membrane for anionic dyes separation. Chemical Engineering Journal, 333: 132-145.
پژوهش های محیط زیست
دوره 13، شماره 25
مجله پژوهشی
شهریور 1401
صفحه 233-248

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار