سنتز نانوکامپوزیت مغناطیسی کیتوسان/پلی(وینیل الکل) Fe3O4/و ارزیابی کارایی آن در حذف رنگ مالاشیت سبز از محلول‌های آبی: رویکردی مبتنی بر تحلیل‌های سینتیکی، ایزوترمی و ترمودینامیکی

هدف: مشکلات زیست‌محیطی ناشی از حضور رنگ‌های کاتیونی نظیر مالاشیت سبز در پساب‌های صنعتی، ضرورت روش‌های کارآمد برای حذف آن‌ها را ایجاب کرده است. هدف این مطالعه، سنتز نانوکامپوزیت مغناطیسی سه‌جزئی جدید بر پایه کیتوسان و پلی‌وینیل الکل (Fe₃O₄@CS/PVA) به روش هم‌رسوبی درجا و ارزیابی کارایی آن در حذف رنگ مالاشیت سبز با رویکردی مبتنی بر تحلیل‌های سینتیکی، ایزوترمی و ترمودینامیکی بود.
روش‌ها: نانوکامپوزیت Fe₃O₄@CS/PVA از طریق تثبیت نانوذرات Fe₃O₄ در بستر پلیمری CS/PVA تهیه شد. مشخصه‌یابی جاذب با آنالیزهای FT-IR، XRD، FE-SEM/EDX، BET، TGA و VSM انجام گرفت. آزمایش‌های جذب سطحی ناپیوسته با کنترل pH (11-3)، دوز جاذب (g/L 2-2/0)، زمان تماس (min 240-5)، غلظت اولیه رنگ (mg/L 100-10) و دما (oC 45-25) اجرا شد. داده‌های تعادلی با مدل‌های لانگمویر، فروندلیچ و تمکین و داده‌های سینتیکی با مدل‌های شبه‌مرتبه اول، شبه‌مرتبه دوم و نفوذ درون‌ذره‌ای برازش شدند.
نتایج: نانوذرات Fe₃O₄ به طور یکنواخت در ماتریس پلیمری توزیع شده بودند. در شرایط بهینه (7 = pH، دوز جاذب g/L 1 و زمان min 120)، راندمان حذف به 7/97 درصد رسید. جذب از ایزوترم لانگمویر (995/0 = R2) با ظرفیت بیشینه mg/g ۸۳ و سینتیک شبه‌مرتبه دوم (998/0 = R2) تبعیت کرد. جذب خودبه‌خودی (°ΔG از 8/6- تا kJ/mol 5/9-)، گرماگیر (kJ/mol 5/33+ ΔH°= ) و همراه با افزایش آنتروپی (J/mol·K 1/135+ ΔS°=) بود. پس از پنج چرخه، جاذب ۸۷ درصد کارایی اولیه را حفظ کرد.
نتیجه‌گیری: نانوکامپوزیت مغناطیسی Fe₃O₄@CS/PVA با ظرفیت جذب بالا، سینتیک سریع، جداسازی مغناطیسی آسان، جاذبی کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای حذف مالاشیت سبز از محلول‌های آبی است