مهندسین مشاور طرح و تحقیقات آب و فاضلاب اصفهان مجله آب و فاضلاب 1024-5936 36 3 2025 08 23 Comparative Study of the Adsorption Efficiency of Carbon Nanotubes and Biochar in the Removal of Crystal Violet Dye from Aqueous Solution مطالعه مقایسه‌ای کارایی نانولوله‌های کربنی و زغال زیستی در حذف رنگ کریستال ویولت از محلول آبی 97 114 242012 10.22093/wwj.2026.550885.3517 FA شهریار مهدوی دانشیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران 0000-0003-1662-7855 محمد تقی مهاجر دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران 0009-0001-9610-7034 معصومه ناصری تکیه پژوهشگر پسادکتری، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران 0000-0002-2088-7222 Journal Article 2025 03 29 <span>O</span><span>rganic dyes such as Crystal Violet represent persistent and toxic pollutants in industrial wastewaters, underscoring the urgent need for efficient removal methods. This study investigates the performance of two adsorbents-carbon nanotubes and biochar-in removing Crystal Violet dye. FESEM and EDS analyses were employed to identify the morphology and chemical composition of the adsorbents. The average particle size was determined to be 26.32 nm for carbon nanotubes and 72.09 nm for high-purity biochar. Adsorption experiments were conducted under various conditions of adsorbent dosage, contact time, and temperature, and the optimum adsorbent dose and equilibrium time were determined to be 1 g</span><span>/</span><span>L and 90 min, respectively. Increasing the adsorbent dosage resulted in a decrease in specific adsorption capacity due to a reduced ratio of dye molecules to available active sites and particle agglomeration. Adsorption isotherm analysis revealed that the Freundlich model for carbon nanotubes and the Temkin model for biochar provided the best fit to the experimental data, and the extracted q</span>_{<span>max</span>}<span> values confirmed the high adsorption capability of both adsorbents, while pH showed no significant influence on the adsorption process. Kinetic and thermodynamic investigations indicated that adsorption was mainly governed by intraparticle diffusion, was spontaneous and endothermic in nature, and involved an increase in surface randomness, which was further supported by FESEM images and EDS analysis, confirming effective dye attachment on the adsorbent surfaces. The findings of this study demonstrate that both carbon nanotubes and biochar exhibit high potential for the removal of organic dyes, with the intraparticle diffusion mechanism playing a key role in the adsorption process. Moreover, the good agreement of the Freundlich and Temkin models with the experimental data indicates the heterogeneous nature of the adsorbent surfaces.</span> <strong><span dir="RTL" lang="FA">رنگ‌های آلی مانند کریستال ویولت از آلاینده‌های پایدار و سمّی در پساب‌های صنعتی هستند که حذف آن‌ها از محیط‌زیست اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، عملکرد دو جاذب نانولوله‌های کربنی و زغال زیستی در حذف رنگ کریستال ویولت بررسی شد. برای شناسایی ساختار و ترکیب شیمیایی جاذب‌ها از آزمون‌های </span><span>FESEM</span><span dir="RTL" lang="FA"> و </span><span>EDS</span><span dir="RTL" lang="FA"> استفاده شد. میانگین اندازه ذرات برای نانولوله‌های کربنی 26/32 نانومتر و برای زغال زیستی 09/72 نانومتر با خلوص بالا به دست آمد. آزمایش‌های جذب در شرایط مختلف دوز جاذب، زمان تماس و دما انجام شد و دوز بهینه 1 گرم در لیتر و زمان تعادل 90 دقیقه تعیین شد. نتایج نشان داد با افزایش دوز جاذب، ظرفیت جذب ویژه کاهش می‌یابد که ناشی از کاهش نسبت مولکول‌های رنگ به سایت‌های فعال و تجمع ذرات است. بررسی ایزوترم‌های جذب نشان داد که مدل فروندلیچ برای نانولوله‌های کربنی و مدل تمکین برای زغال زیستی بیشترین انطباق را دارند. بر اساس پارامترهای ایزوترمی، حداکثر ظرفیت جذب (</span><span>q_max</span><span dir="RTL" lang="FA">) به ترتیب برای نانولوله کربنی و زغال زیستی از تحلیل مدل‌ها استخراج شد و نشان‌دهنده توانایی بالای هر دو جاذب در تثبیت مولکول‌های رنگ بود. پارامتر </span><span>pH</span><span dir="RTL" lang="FA"> تأثیری در فرایند جذب نداشت. بررسی سینتیکی نشان داد مدل نفوذ درون‌ذره‌ای بهترین برازش را داشته و محدودیت انتقال جرم نقش مؤثری در فرایند جذب ایفا می‌کند. تحلیل پارامترهای ترمودینامیکی بیانگر گرماگیر و خودبه‌خودی بودن فرایند و افزایش بی‌نظمی سطحی بود. تصاویر </span><span>FESEM</span><span dir="RTL" lang="FA"> و آنالیز </span><span>EDS</span><span dir="RTL" lang="FA"> پس از جذب نیز نشان‌دهنده جذب مؤثر رنگ بر سطح جاذب‌ها بودند. نتایج این پژوهش نشان داد هر دو جاذب نانولوله کربنی و زغال زیستی توان بالایی در حذف رنگ‌های آلی دارند و مکانیسم نفوذ درون‌ذره‌ای نقش کلیدی در فرایند جذب ایفا می‌کند. همچنین تطابق قابل‌توجه مدل‌های فروندلیچ و تمکین با داده‌های تجربی نشان‌دهنده ماهیت ناهمگن سطوح جاذب‌ها است.</span></strong> https://www.wwjournal.ir/article_242012_c6e04c6343a907c961108fef4a8199dd.pdf