علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

سنتز، بهینه‌سازی و کاربرد نانوکامپوزیت GO/MWCNT در حذف همزمان رنگزاهای راکتیو با استفاده از کالیبراسیون چندمتغیره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی نساجی و پلیمر، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران.
2 استادتمام، دانشکده مهندسی نساجی و پلیمر، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران
3 استادیار، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ولی عصر (عج)، رفسنجان، ایران
10.22034/jtst.2026.587334.1554
چکیده
در این پژوهش یک کامپوزیت کربنی مبتنی بر گرافن اکسید و نانولوله کربنی چنددیواره به روش سل ژل تهیه گردید و قابلیت آن در حذف همزمان سه رنگ آزویی راکتیو مشکی 5، راکتیو قرمز 239 و راکتیو زرد 176 مورد مطالعه قرار گرفت. اندازه‌گیری همزمان رنگ‌ها در محلول‌ به روش کالیبراسیون طیف سنجی چند متغیره و با استفاده از آنالیز حداقل مربعات جزئی(PLS) بر روی داده‌های طیفی UV-Vis انجام شد. ویژگی‌های نانوکامپوزیت کربنی با استفاده از شیوه‌های SEM و BET مورد بررسی قرار گرفت. تأثیر پارامترهای مختلف موثر بر جذب مانند مقدار گرافن اکسید، نانولوله‌های کربنی چنددیواره در ساخت کامپوزیت، pH محلول و زمان تماس جاذب با استفاده از روش سطح پاسخ طرح مرکب مرکزی (RSM-CCD) بهینه گردید. بالاترین میزان حذف رنگ‌ها در شرایط بهینه شامل زمان تماس 90 دقیقه، مقدار جاذب 1/0 گرم تهیه شده با 8/3 درصد وزنی – وزنی گرافن اکسید و 9/2 درصد وزنی – وزنی نانولوله کربنی چنددیواره و pH برابر 5/6 به دست آمد، که به ترتیب 96، 95 و 92 برای رنگ راکتیو سیاه 5، راکتیو قرمز 239 و راکتیو زرد 176 مشاهده شد. براساس داده‌های مطالعات سرعت جذب، مکانیسم جذب سطحی برای رنگزاهای راکتیو مشکی 5 ( R2=0.9837) و راکتیو زرد 176 (R2=0.9886) از مدل سینتیک نفوذ درون‌ذره‌ای و رنگزای راکتیو قرمز 239 (R2=0.9909) از مدل سینتیک شبه مرتبه‌ی اول تبعیت می‌کند. نتایج نشان داد ظرفیت جذب نانوکامپوزیتGO/MWCNT برای رنگ‌های راکتیو سیاه 5، راکتیو قرمز 239 و راکتیو زرد 176 به ترتیب برابر 78، 75 و mg/g 68 به دست آمده است. براساس مطالعه حذف رنگ از پساب واقعی به دست آمده از یک شرکت رنگرزی، نانوکامپوزیت پیشنهادی قادر به کاهش موثر مقادیر رنگزاهای راکتیو مورد بررسی به صورت همزمان در محیط آبی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Synthesis, Optimization, and Application of GO/MWCNT Nanocomposite in Simultaneous Removal of Reactive Dyes Using Multivariate Calibration

نویسندگان English

Zeinab Mirhosseini 1
Navid Nasirizadeh 2
Mohammad Mirjalili 2
Masoud Rouhani Moghadam 3
1 PhD student, Department of Textile and Polymer Engineering, Ya. C., Islamic Azad University, Yazd, Iran
2 Full Professor, Department of Textile and Polymer Engineering, Ya. C., Islamic Azad University, Yazd, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Basic Sciences, Vali Asr University (AJ), Rafsanjan, Iran
چکیده English

In this study, a graphene oxide/multi-walled carbon nanotube (GO/MWCNT) based carbon composite was synthesized via the sol-gel method, and its efficacy in the simultaneous removal of three azo dyes—Reactive Black 5, Reactive Red 239, and Reactive Yellow 176—was investigated. Simultaneous measurement of the dyes in solution was performed using multivariate spectroscopic calibration based on Partial Least Squares (PLS) analysis on UV-Vis spectral data. The physicochemical properties of the carbon nanocomposite were characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis. The influence of various parameters affecting adsorption, including the content of graphene oxide and multi-walled carbon nanotubes in the composite structure, solution pH, and contact time, was optimized using the Response Surface Methodology based on Central Composite Design (RSM-CCD). The maximum removal efficiency was achieved under optimized conditions: a contact time of 90 minutes, an adsorbent dosage of 0.1 g, a composition of 3.8 wt% GO and 2.9 wt% MWCNT, and a pH of 6.5. The corresponding removal percentages for Reactive Black 5, Reactive Red 239, and Reactive Yellow 176 were 96%, 95%, and 92%, respectively. Based on adsorption kinetics data, the adsorption mechanism for Reactive Black 5 (R2 = 0.9837) and Reactive Yellow 176 (R2 = 0.9886) followed the intra-particle diffusion model, whereas Reactive Red 239 (R2 = 0.9909) adhered to the pseudo-first-order kinetic model. The results showed that the adsorption capacity of GO/MWCNT nanocomposite for reactive black 5, reactive red 239, and reactive yellow 176 dyes was 78, 75, and 68 mg/g, respectively. Furthermore, application of the proposed nanocomposite to real textile wastewater obtained from a dyeing company demonstrated its effectiveness in the simultaneous reduction of the studied reactive dyes in aqueous media.

کلیدواژه‌ها English

Simultaneous Dye removal
Azo Dyes
carbon nanocomposite
multivariate calibration

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 27 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 15 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 15 شهریور 1405