Benzenin buhar-fazı adsorpsiyonunun iyileştirilmesi için etkili nano-adsorbentler olarak silika-kaplı manyetik Fe3O4 nanoparçacıkları

Silica-coated magnetic Fe3O4 nanoparticles as efficient nano-adsorbents for the improvement of the vapor-phase adsorption of benzene

Özet

Bu çalışma, benzenin buhar-fazı adsorpsiyonunun iyileştirilmesi için silika-kaplı Fe3O4 (Fe3O4@SiO2) hazırlanmasına odaklandı. Fe3O4@SiO2 birlikte çökeltme yöntemi ile hazırlanırken karakterizasyonu FT-IR, SEM ve BET yüzey alanı analizleri kullanılarak gerçekleştirildi. Deneysel parametreler, yanıt yüzey metodolojisi (RSM) kullanılarak benzenin buhar-fazı adsorpsiyonu için değerlendirildi. Fe3O4@SiO2, aşağıdaki optimum koşullar altında 197,50 mg g-1 buhar-fazı benzeni adsorbe etti: 39,93 dakika kalma süresi, 13,57 mg l-1 başlangıç benzen konsantrasyonu ve 26,87°C sıcaklık. Benzenin Fe3O4@SiO2 üzerindeki buhar fazı adsorpsiyon mekanizması, DubininRadushkevich (D-R), Freundlich ve Langmuir dahil izotermler incelenerek netleştirildi ve deneysel veriler D-R modeline iyi bir şekilde uyduruldu. Benzenin Fe3O4@SiO2 üzerindeki buhar-fazı adsorpsiyon kinetiği, sözde birinci-dereceden (SBD) model ve sözde ikinci dereceden (SİD) model gibi kinetikler incelenerek netleştirildi, ve deneysel sonuçlar SİD modele uydu. Bu çalışma, Fe3O4@SiO2'nin umut verici düşük maliyetli nano-adsorbent olarak uygulama potansiyelini gösterdi.

Abstract

This study focused on the preparation of silica-coated Fe3O4(Fe3O4@SiO2) for the improvement of the vapor-phaseadsorption of benzene. The Fe3O4@SiO2 was prepared via theco-precipitation method, while its characterization was carriedout using FT-IR, SEM and BET surface area analyses. Theexperimental parameters were evaluated for the vapor-phaseadsorption of benzene using response surface methodology(RSM). The Fe3O4@SiO2 adsorbed 197.50 mg g-1 of the vaporphase benzene under the following optimum conditions: 39.93min residence time, 13.57 mg l-1 initial benzene concentrationand 26.87°C temperature. The vapor-phase adsorptionmechanism of benzene on the Fe3O4@SiO2 was clarified byinvestigating the isotherms including Dubinin-Radushkevich(D-R), Freundlich and Langmuir, and the experimenatal datawere well fitted to the D-R model. The vapor-phase adsorptionkinetics of benzene on the Fe3O4@SiO2 was clarified byinvestigating the kinetics such as pseudo first-order (PFO)model and pseudo second-order (PSO) model, and theexperimantal results obeyed the PSO model. This studydemonstrated the application potential of magneticFe3O4@SiO2 as promising low-cost nano-adsorbent.