ارزیابی ظرفیت جذب نانوگرافن و نانو گرافن اکساید برای حذف زایلن از هوا و مقایسه آنها با جاذب استاندارد کربن فعال به منظور معرفی جاذب بهینه

مقدمه: ترکیبات آلی فرار یکی از مهم‌ترین آلاینده‌های منتشره به هوا ناشی از فعالیت‌های صنعتی بوده و دارای اثرات سوء بر روی انسان و محیط زیست می‌باشد. از این رو لازم است قبل از ورود به اتمسفر حذف شوند. هدف این مطالعه ارزیابی ظرفیت حذف زایلن از هوا توسط جاذب‌های نانو گرافن و نانو گرافن اکسید در مقایسه با جاذب کربن فعال است.

روش کار: پس از تهیه جاذب‌های کربن فعال، نانو گرافن و نانو گرافن اکسید، آزمایشات بررسی ظرفیت جذب سطحی جاذب‌ها در حالت استاتیک (Batch) در ویال شیشه ای به حجم ۱۰۰ میلی لیتر انجام گرفت. عوامل مختلف مورد مطالعه شامل مدت زمان تماس، مقدار جاذب، غلظت زایلن و دما بوده. ایزوترم های جذب لانگمویر برای بررسی ظرفیت جذب زایلن بر روی جاذب‌ها مورد استفاده قرار گرفت. هم‌چنین آنالیز نمونه‌ها توسط دستگاه گاز کروماتوگرافی مجهز به آشکارساز یونیزاسیون شعله ای (GC-FID) انجام شد.

یافته ها: ظرفیت جذب زایلن در دمای محیطی (۲۵°C) و در مدت زمان تماس ۱۰دقیقه برای جاذب کربن فعال ۸/۳۴۹، نانو گرافن اکسید ۵/۱۴و نانوگرافن ۴۹۰ میلی گرم بر گرم به‌ دست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد اندازه ذرات در مورد جاذب‌های نانو گرافن و نانو گرافن اکسید زیر ۱۰۰۰ نانومتر می‌باشد و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نشان دهنده اندازه ذرات برابر با ۴۵ نانومتر در جاذب نانوگرافن و ۶۵ نانومتر در جاذب نانو گرافن اکسید بود. از طرفی تصاویر دستگاه پراش اشعه ایکس (XRD) ساختار مکعبی نانو جاذب‌ها را نشان داد.

نتیجه گیری: در رطوبت ثابت، افزایش مدت زمان تماس و افزایش دما تا ۴۵ درجه سانتی گراد منجر به افزایش میزان ظرفیت جذب جاذب نانو گرافن و نانو گرافن اکسید گردید و تاثیر مثبتی بر روی ظرفیت جذب جاذب‌ها داشت. نتایج نشان داد که نانو گرافن ظرفیت جذب بالاتری نسبت به دیگر جاذب‌های نانوگرافن اکسید و کربن فعال برای حذف زایلن از جریان هوا دارد. اصلاح جاذب نانو گرافن و نانو گرافن اکسید با مواد دیگر به منظور افزایش امکان به‌ دام افتادن آلاینده بر روی آن پیشنهاد می‌گردد.