The removal of aclonifen from water by adsorption using carbon nanotubes

Abstract

Aklonifen, yüksek konsantrasyonlarda, insan ve çevre açısından olumsuz bir etkiye sahiptir. Geleneksel arıtma yöntemleri aklonifen arıtımı için yetersizdir ve bunun sonucunda canlı organizmalar üzerinde toksik etkilere neden olabilir. Bu nedenle, aklonifenin atık sulardan arıtılması, yüzey suyu kalitesinin sağlanması ve zararlı etkilerin önlenmesi açısından önemlidir. İleri arıtma yöntemlerinden biri olan adsorpsiyon, genellikle aktif karbon kullanılarak uygulanmaktadır. Bununla birlikte, son zamanlarda karbon nanotüplerle (CNT) adsorpsiyon büyük ilgi görmüştür. Çeşitli inorganik ve organik kirleticilerin sudan arıtılmasında, karbon nanotüplerin üstün adsorpsiyon yeteneği, aktif karbon ile karşılaştırıldığında dikkat çekicidir. Bu çalışmada amaç, karbon nanotüpler kullanılarak adsorpsiyon yöntemi ile aklonifenin atıksudan uzaklaştırılmasını araştırmaktır. `Yeşilırmak Havzasındaki Noktasal ve Yayılı Kirletici Kaynakların Yönetimi` isimli TÜBİTAK projesinin (115Y013) izleme sonuçlarına göre, erken örnekleme mevsimlerinde aklonifenin, Çevresel Kalite Standartlarını (ÇKS) aştığı gözlenmiştir. Ayrıca, aklonifen, yakın zamanda revize edilen öncelikli kirletici maddeler listesindedir (2013/39/EU). Bu nedenle, aklonifen model kirletici olarak seçilmiştir. Farklı adsorbanlar ile aklonifenin uzaklaştırılmasının etkinliğini araştırmak için laboratuvar ölçekli deneyler yapılmıştır. Çalışmalarda farklı aklonifen/adsorban oranları kullanılmıştır. Bu çalışma boyunca izoterm ve kinetik model çalışmaları yapılmış, pH, sonikasyon ve su matrisinin etkileri çalışılmıştır. Çalışmalar sonucunda, COOH-CNT, aklonifenin uzaklaştırılması için en iyi adsorban olarak seçilmiştir. Maksimum arıtım 1/100 aklonifen/adsorban oranında gözlenmiştir. Bu oranda, COOH CNT, MWCNT, PAC, OH CNT ve SWCNT kullanılarak elde edilen aklonifen arıtım verimleri sırasıyla %96, %96, %96, %95 ve %92'dir. Çözeltinin pH'ının ve sıcaklığının, aklonifenin adsorpsiyonunu etkilemediği görülmüştür. Ek olarak, CNT süspansiyonlarının sonikasyonu COOH CNT'nin arıtma hızını önemli ölçüde hızlandırmıştır.

Aclonifen has adverse human and environmental effect at high concentrations. Conventional treatment may be insufficient for aclonifen treatment and may cause toxic effects on the living organisms. Therefore, removal of Aclonifen from wastewater is important in terms of ensuring surface water quality and preventing harmful effects. Adsorption, which is one of the advanced treatment methods, is generally applied by using activated carbon. However, recently adsorption with carbon nanotubes (CNT) is attracted great interest. In the removal of various inorganic and organic pollutants from water, the superior adsorption ability of carbon nanotubes is remarkable when compared with activated carbon. In this study, the aim was to investigate removal of aclonifen from wastewater by adsorption process with carbon nanotubes. Based on the monitoring results of TÜBİTAK project (115Y013) `Management of Point and Diffuse Pollutants Sources in Yeşilırmak River Basin` aclonifen was observed to exceed to Environmental Quality Standards (EQS) in early sampling seasons. Aclonifen is also in the new priority substance list that was recently revised (2013/39/EU). Thus, aclonifen was selected as model pollutant. To investigate effectiveness of different adsorbent aclonifen removal, laboratory scale batch experiments were carried out. In the equilibrium studies, different aclonifen/adsorbent ratios were used. Throughout this work, isotherm and kinetic model studies were performed, effects of pH, sonication and water matrix were studied. As a result of equilibrium studies, COOH functionalized CNT was chosen as the best adsorbent for the removal of aclonifen. Maximum removal was observed at the 1/100 aclonifen/adsorbent ratio. The removal efficiencies for aclonifen observed as 96%, 96%, 96%, 95% and 92% for COOH CNT, MWCNT, PAC, OH CNT and SWCNT respectively. It was observed that pH and temperature of the solution do not affect the adsorption of aclonifen by CNTs. Moreover, sonication of the CNT suspensions significantly accelerated the COOH CNT.