سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه علوم پزشکی مشهد

کاظمیان, نعیم, شمس, محمود, داوودی, مجتبی, رحیمی, سجاد. (1404). بررسی راندمان جذب رنگ مالاشیت گرین از محلول‌های آبی با استفاده از چارچوب های آلی-فلزی. , 11(3), 85-105. doi: 10.22038/jreh.2025.26935
نعیم کاظمیان; محمود شمس; مجتبی داوودی; سجاد رحیمی. "بررسی راندمان جذب رنگ مالاشیت گرین از محلول‌های آبی با استفاده از چارچوب های آلی-فلزی". , 11, 3, 1404, 85-105. doi: 10.22038/jreh.2025.26935
کاظمیان, نعیم, شمس, محمود, داوودی, مجتبی, رحیمی, سجاد. (1404). 'بررسی راندمان جذب رنگ مالاشیت گرین از محلول‌های آبی با استفاده از چارچوب های آلی-فلزی', , 11(3), pp. 85-105. doi: 10.22038/jreh.2025.26935
کاظمیان, نعیم, شمس, محمود, داوودی, مجتبی, رحیمی, سجاد. بررسی راندمان جذب رنگ مالاشیت گرین از محلول‌های آبی با استفاده از چارچوب های آلی-فلزی. , 1404; 11(3): 85-105. doi: 10.22038/jreh.2025.26935

بررسی راندمان جذب رنگ مالاشیت گرین از محلول‌های آبی با استفاده از چارچوب های آلی-فلزی

مجله پژوهش در بهداشت محیط
مقاله 5، دوره 11، شماره 3 - شماره پیاپی 43، مهر 1404، صفحه 85-105    اصل مقاله (1.84 M)
نوع مقاله: Research Paper
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22038/jreh.2025.26935
نویسندگان
نعیم کاظمیان1؛ محمود شمس* 2؛ مجتبی داوودی3؛ سجاد رحیمی4
1دانشجوى کارشناسى ارشد، گروه مهندسى بهداشت محیط، کمیته تحقیقات دانشجویى، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکى مشهد، مشهد، ایران
2دانشیار مهندسی بهداشت محیط، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، ایران
3دانشیار مهندسی بهداشت محیط، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، ایران
4استادیار مهندسی بهداشت محیط، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تربت حیدریه، ایران
چکیده
رنگ‌های سنتزی به دلیل پایداری شیمیایی و سمیت بالا، از مهم‌ترین آلاینده‌های فاضلاب صنعتی به شمار می‌آیند و جذب آن‌ها از محیط‌های آبی اهمیت ویژه‌ای دارد. در میان آن‌ها، مالاشیت گرین یک رنگ کاتیونی پرکاربرد در صنایع نساجی و شیلات است که به دلیل اثرات سمی و تجمع زیستی، تهدیدی جدی برای محیط زیست محسوب می‌شود. ازاین‌رو، هدف اصلی این پژوهش بررسی کارایی چارچوب‌های فلزی–آلی (MOFs) به‌ویژه ZIF-8 در جذب رنگ مالاشیت گرین از محلول‌های آبی بود. در این مطالعه سه نوع چارچوب آلی–فلزی شاملCu-ZIF-8 ، ZIF-8 با ساختار اکتاهدرال (ZIF-8 Octa) و ZIF-8 با ساختار برگ‌مانند (ZIF-8 Leaf) سنتز و کارایی آن‌ها در شرایط یکسان به ترتیب 42، 39 و 50 درصد به‌دست آمد. مطالعات تکمیلی روی ZIF-8 برگ‌مانند انجام شد و بررسی اثر پارامترهایی نظیر pH، دما، زمان تماس، غلظت رنگ و دز جاذب نشان داد که در شرایط بهینه (6pH=، غلظت 15 میلی‌گرم بر لیتر، دز 0.5 گرم بر لیتر و زمان 60 دقیقه (راندمان جذب به بیش از 99 درصد رسید. نتایج سینتیک جذب بیانگر تطابق بهتر داده‌ها با مدل شبه مرتبه دوم و ماهیت شیمیایی فرآیند بود. آزمایش‌ها بر روی نمونه‌های واقعی نیز راندمان جذب 26 تا 55 درصد را نشان داد. همچنین قابلیت احیاء جاذب طی دو سیکل جذب–شستشو تأیید شد، به‌طوری‌که در سیکل دوم راندمان جذب همچنان 82 درصد باقی ماند. در مجموع یافته‌ها نشان دادند که ZIF-8 برگ‌مانند با ظرفیت جذب بالا، پایداری و قابلیت بازیافت، می‌تواند گزینه‌ای مؤثر و پایدار برای تصفیه پساب‌های رنگی باشد.
کلیدواژه‌ها
ZIF- 8؛ مالاشیت گرین؛ چارچوب آلی-فلزی؛ محلول های آبی
مراجع
  1. Lan D, Zhu H, Zhang J, Li S, Chen Q, Wang C, et al. Adsorptive removal of organic dyes via porous materials for wastewater treatment in recent decades: A review on species, mechanisms and perspectives. Chemosphere. 2022;293:133464. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.133464 PMid:34974043
  2. Raval NP, Shah PU, Shah NK. Malachite green "a cationic dye" and its removal from aqueous solution by adsorption. Applied Water Science. 2017;7:3407-45. https://doi.org/10.1007/s13201-016-0512-2
  3. Srivastava S, Sinha R, Roy D. Toxicological effects of malachite green. Aquatic toxicology. 2004;66(3):319-29. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2003.09.008 PMid:15129773
  4. Parshetti G, Kalme S, Saratale G, Govindwar S. Biodegradation of Malachite Green by Kocuria rosea MTCC 1532. Acta Chimica Slovenica. 2006;53(4).
  5. Shafeeyan MS, Daud WMAW, Houshmand A, Shamiri A. A review on surface modification of activated carbon for carbon dioxide adsorption. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2010;89(2):143-51. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2010.07.006
  6. Bilal M, Ihsanullah I, Shah MUH, Reddy AVB, Aminabhavi TM. Recent advances in the removal of dyes from wastewater using low-cost adsorbents. Journal of Environmental Management. 2022;321:115981. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115981 PMid:36029630
  7. Furukawa H, Cordova KE, O'Keeffe M, Yaghi OM. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 2013;341(6149):1230444. https://doi.org/10.1126/science.1230444 PMid:23990564
  8. Li J-R, Kuppler RJ, Zhou H-C. Selective gas adsorption and separation in metal-organic frameworks. Chemical Society Reviews. 2009;38(5):1477-504. https://doi.org/10.1039/b802426j PMid:19384449
  9. Park KS, Ni Z, Côté AP, Choi JY, Huang R, Uribe-Romo FJ, et al. Exceptional chemical and thermal stability of zeolitic imidazolate frameworks. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006;103(27):10186-91. https://doi.org/10.1073/pnas.0602439103 PMid:16798880 PMCid:PMC1502432
  10. Lei Z, Shen J, Zhang W, Wang Q, Wang J, Deng Y, et al. Exploring porous zeolitic imidazolate frame work-8 (ZIF-8) as an efficient filler for high-performance poly (ethyleneoxide)-based solid polymer electrolytes. Nano Research. 2020;13:2259-67. https://doi.org/10.1007/s12274-020-2845-2
  11. Salimi, M.S., Molavi, H. (2023). Adsorption performance of Cerium-based MOF toward malachite green removal. The 22nd Iranian Inorganic Chemistry Conference, (Persian).
  12. Mohammadnejad M, Nekoo NM, Alizadeh S, Sadeghi S, Geranmayeh S. Enhanced removal of organic dyes from aqueous solutions by new magnetic HKUST-1: Facile strategy for synthesis. Scientific Reports. 2023;13(1):17981. https://doi.org/10.1038/s41598-023-45075-6 PMid:37863958 PMCid:PMC10589292
  13. Lin K-YA, Chang H-A. Ultra-high adsorption capacity of zeolitic imidazole framework-67 (ZIF-67) for removal of malachite green from water. Chemosphere. 2015;139:624-31. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.01.041 PMid:25697373
  14. Ho Y-S, McKay G. Pseudo-second order model for sorption processes. Process biochemistry. 1999;34(5):451-65. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5
  15. Foo KY, Hameed BH. Insights into the modeling of adsorption isotherm systems. Chemical engineering journal. 2010;156(1):2-10. https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.09.013
  16. Tran HN, You S-J, Hosseini-Bandegharaei A, Chao H-P. Mistakes and inconsistencies regarding adsorption of contaminants from aqueous solutions: a critical review. Water research. 2017;120:88-116. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.04.014 PMid:28478298
  17. Liu Z, Gao B, Li Y, Liu H, Kamali AR. ZIF-8 decorated on three-dimensional graphene as reusable magnetic adsorbent for efficient removal of malachite green from wastewater. Journal of Alloys and Compounds. 2025:179082. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.179082
  18. Liu Y, Ren S, Zhang Y, Song Y, Shao C, Wang A, et al. New Insight into the Role of the Activated Carbon Fiber Cathode in Electro-Fenton Process: H2o2 Accumulation, Fe3+/Fe2+ Cycle, and Enrofloxacin Degradation. Fe3+/Fe2+ Cycle, and Enrofloxacin Degradation.
  19. Quan Y, Lu S, Wang Q, Wang H, Hu E, Lei Z, et al. Cadmium Sulfide (CDS) with Tunned Crystal-Facet-Ratio and Their Shape-Dependent Photocatalytic Uranium (Vi) Reduction Activity. Available at SSRN 4913871.
  20. Nagarjun N, Dhakshinamoorthy A. A Cu-Doped ZIF-8 metal organic framework as a heterogeneous solid catalyst for aerobic oxidation of benzylic hydrocarbons. New Journal of Chemistry. 2019;43(47):18702-12. https://doi.org/10.1039/C9NJ03698A
  21. Cravillon J, Münzer S, Lohmeier S-J, Feldhoff A, Huber K, Wiebcke M. Rapid room-temperature synthesis and characterization of nanocrystals of a prototypical zeolitic imidazolate framework. Chemistry of Materials. 2009;21(8):1410-2. https://doi.org/10.1021/cm900166h
  22. Hassan N, Shahat A, El-Didamony A, El-Desouky M, El-Bindary A. Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic studies of adsorption of cationic dyes from aqueous solution using ZIF-8. Moroccan Journal of Chemistry. 2020;8(3):J. Chem. 8 N° 3 (2020) 627-637.
  23. Apolônio LF, de Oliveira AF, Almeida CA, Neves AA, de Queiroz MELR, Zampier LM. Direct determination of malachite green and leucomalachite green in natural waters by exploiting solid-phase sorption and digital image. Orbital: The Electronic Journal of Chemistry. 2020:193-204. https://doi.org/10.17807/orbital.v12i4.1499
  24. Yagub MT, Sen TK, Afroze S, Ang HM. Dye and its removal from aqueous solution by adsorption: a review. Advances in colloid and interface science. 2014;209:172-84. https://doi.org/10.1016/j.cis.2014.04.002 PMid:24780401
  25. Nizam NUM, Hanafiah MM, Mahmoudi E, Halim AA, Mohammad AW. The removal of anionic and cationic dyes from an aqueous solution using biomass-based activated carbon. Scientific Reports. 2021;11(1):8623.
    https://doi.org/10.1038/s41598-021-88084-z PMid:33883637 PMCid:PMC8060261
  26. Li C, Kong D, Yao X, Ma X, Wei C, Wang H. Adsorption characteristics and molecular simulation of malachite green onto modified distillers' grains. Water. 2022;14(2):171. https://doi.org/10.3390/w14020171
  27. Abbasi Z, Shamsaei E, Leong SK, Ladewig B, Zhang X, Wang H. Effect of carbonization temperature on adsorption property of ZIF-8 derived nanoporous carbon for water treatment. Microporous and Mesoporous Materials. 2016;236:28-37. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2016.08.022
  28. Hubbe MA, Azizian S, Douven S. Implications of apparent pseudo-second-order adsorption kinetics onto cellulosic materials: A review. BioResources. 2019;14(3). https://doi.org/10.15376/biores.14.3.7582-7626
  29. Igwe JC, Abia A. Adsorption isotherm studies of Cd (II), Pb (II) and Zn (II) ions bioremediation from aqueous solution using unmodified and EDTA-modified maize cob. Eclética Química. 2007;32:33-42. https://doi.org/10.26850/1678-4618eqj.v32.1.2007.p33-42
  30. Mirzaei K, Mohammadi A, Jafarpour E, Shojaei A, Moghaddam AL. Improved adsorption performance of ZIF-8 towards methylene blue dye by hybridization with nanodiamond. Journal of Water Process Engineering. 2022;50:103254. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103254
  31. Garg R, Sabouni R. Efficient removal of cationic dye using ZIF-8 based sodium alginate composite beads: Performance evaluation in batch and column systems. Chemosphere. 2023;342:140163. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.140163 PMid:37714469
  32. Li J, Deng X, Xie K, Li Z. Facile Synthesis of Hierarchical Porous ZIF-8/GO Composite with Enhanced Adsorption Capacity for Malachite Green Removal. Russian Journal of Physical Chemistry A. 2024;98(8):1852-9. https://doi.org/10.1134/S0036024424700936
  33. Li Z, Shao Y, Yang Y, Zan J. Zeolitic imidazolate framework-8: a versatile nanoplatform for tissue regeneration. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2024;12:1386534. https://doi.org/10.3389/fbioe.2024.1386534 PMid:38655386 PMCid:PMC11035894
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 377
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 199