اندازه گیری و حذف همزمان رنگ های دایرکت قرمز و راکتیو سیاه از محلول آبی توسط نانو ذرات فریت کبالت عامل دارشده با دوپامین : روش اسپکتروفتومتری مشتقی و بهینه سازی چند متغیره شرایط با طرح تاگوچی و بررسی ویژگی های جاذب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

چکیده: از اسپکتروفتومتری مشتقی برای اندازه گیری غلظت و از طرح اورتوگونال تاگوچی برای بهینه‌سازی شرایط حذف هم‌زمان دو رنگ دایرکت قرمز و راکتیو سیاه از محلول آبی توسط نانو ذرات کبالت فریت اصلاح شده با پلی دوپامین استفاده شده است. نانو ذرات کبالت فریت توسط روش همرسوبی تهیه و با پلی دوپامین اصلاح شده است. برای بررسی مشخصات جاذب تهیه شده از تکنیک‌های(FT- IR)، پراش پرتو ایکس(XRD) و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده گردیده است. عامل‌های تأثیرگذار بر فرآیند جذب شامل pH، مقدار جاذب، غلظت اولیه هر یک از دو رنگ و زمان از طریق اجرای یک طرح 16ردیف عمودی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز تاگوچی بر مبنای یافتن ردیفی از آزمایش‌ها است که بیش‌ترین نسبت سیگنال به نویز را داشته باشد. پاسخ‌های درصد حذف (R%) و ظرفیت جذب (q) به شکل سیگنال به نویز تبدیل شده و مبنای انتخاب، بهترین پاسخی است که دارای سیگنال به نویز بیش‌تری باشد. با اجرای طرح تاگوچی و با استفاده از تابع مطلوبیت مقادیر بهینه عامل‌ها بدست آمده است، که عبارت از pH برابر با 3، مقدار جاذب 10 میلی‌گرم، غلظت اولیه هر یک از دو رنگ 20 میلی‌گرم بر لیتر و زمان تماس 4 دقیقه می باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Derivative spectrophotometric determination and Taguchi design optimization of simultaneous removal of binary mixture of direct red and Reactive black dyes using magnetic nanoparticles modified by dopamine

نویسنده [English]

  • Javad Zolgharnein
Department of Chemistry, Faculty of Science, Arak University
چکیده [English]

Derivative spectrophotometric and Taguchi orthogonal design was used for determination and optimization of simultaneous removal of Direct red and Reactive black by Cobalt ferrite nano-particles modified with PDA from an aqueous solution in a batch system. Cobalt ferrite nano-particles were prepared using the co-precipitation method. The sorbent was characterized by FT-IR spectroscopy, SEM, and XRD techniques. Effective factors on adsorption process, such as amount of sorbent, initial concentration of dyes, pH value, and time were considered using a L16 Taguchi orthogonal array design. Taguchi analysis is based on choosing the best run by analyzing signal-to-noise ratio (S/N), whose form depends on the experiment objective. Thus, the removal percentage (R%) and capacity uptake (q) of dyes were transformed into an accurate S/N ratio for a “high is better” response. The best conditions for adsorption of dyes were determined by the Taguchi method and desirability approach as pH = 3, sorbent dose of 10 mg , initial reactive black concentration of 200 mg L−1, initial Direct red concentration of 200 mg L−1, and contact time of 4 min.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optimization
  • Direct red dye
  • Reactive lack dye
  • Taguchi Design
  • Cobalt Ferrite nanoparticles

مراجع

1)       I. Ali, M. Asim, T.A. Khan, J. Environ. Manage, 113, 170 (2012).
2)      M.T. Yagub, Adv. Colloid. Interface. Sci, 209, 172 (2014).
3)      C. Namasivayam, Bioresour. Technol.  64, 77 (1998).
4)       C. Namasivayam, J. Environ. Manage. 74, 207 (2005).
5)      G. Crini, Bioresour. Technol. 97, 1061 (2006).
6)      G. Ciardelli, L. Corsi, M. Marcucci, Resour. Conserv. Recycl. 31, 189 (2001).
 
7)      M. El-Okr, M. Salem, M. Salim S, R. El-Okr, M. Ashoush, H. Talaat, J. Magn. Magn. Mater. 323, 920           (2011).
8)      J. Zolgharnein, Sh. Feshki, Desal. Water Treat, 75, 58 (3017).
9)       J. Zolgharnein, Sh. Feshki, J. Anal. Chem, 74(8), 744 (2019).                
10)     Y. Zhang, Z. Yang, D.  Yin, Y. Liu, C. Fei, R. Xiong, J. Magn. Magn. Mater. 322, 3470 (2010).
11)     M. Martın, P. Salazar, R. Villalonga, S. Campuzano, J.M. Pingarron, J.L. Gonzalez-Mora, J. Mater.                Chem. B. 6(2), 73 (2014).
12)  J. Zolgharnein, N. Asanjarani, T. Shariatmanesh, Clean. Soil. Air. Water. 41, 1183 (2013).
13)  V.S. Kumbhar, A.D. Jagadale, N.M. Shinde, C.D. Lokhande, Appl. Surf. Sci. 259, 39 (2012)
14)  F. Ansari, M. Ghaedi, M. Taghdiri, Ultrason. Sonochem. 33, 197 (2016).
15)  J.Zolgharnein, N.Asanjarani, T. Shariatmanesh, Int. Biodeterior. Biodegradation. 85, 66 (2013).
16)  U. Özdemir, B. Özbay, I. Özbay, S. Veli, Ecotoxicol. Environ. Saf. 107, 229 (2014).
17)  J.Zolgharnein, N. Asanjrani, M. Bagtash, G.H. Azimi, Spectrochim. Acta. A Mol. Biomol. Spectrosc.           126, 291 (2014).
18)  J. Zolgharnein, A. Shahmoradi A, J. Chem. Eng. Data 55, 3428 (2010).
19)  J. Zolgharnein, Zh. Adhami, A. Shahmoradi, S.N. Mousavi, Toxicol. Environ. Chem. 92, 1461                   (2010).
20)  B.G.Tabachnik, L.S. Fidell, Experimental designs using ANOVA. Thomson, USA (2007).     
21)  H. Parham, B. Zargar, Z. Heidari, A. Hatamie, J. Iran. Chem. Soc. 8, 9 (2011).
 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 اسفند 1397
  • تاریخ بازنگری: 04 آبان 1398
  • تاریخ پذیرش: 05 اسفند 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار