Адсорбционное удаление красителя кислотного красного 18 из водного раствора с помощью гексадецила.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13833 (2023) Цитировать эту статью

123 доступа

Подробности о метриках

Сброс неочищенных сточных вод, содержащих красители, приводит к загрязнению окружающей среды. В настоящем исследовании изучалась эффективность удаления и механизм адсорбции Acid Red 18 (AR18) с использованием модифицированной нано-пемзы (HMNP) хлорида гексадецилтриметиламмония (HDTMA.Cl), которая является новым адсорбентом для удаления AR18. HDTMA.Cl охарактеризован методами XRD, XRF, FESEM, TEM, BET и FTIR. pH, время контакта, начальная концентрация красителя и доза адсорбента были четырьмя различными параметрами для исследования их влияния на процесс адсорбции. Методика поверхности отклика – центральный композитный дизайн – использовалась для моделирования и улучшения исследования с целью сокращения затрат и количества экспериментов. Согласно полученным данным, при идеальных условиях (рН = 4,5, дозировка сорбента = 2,375 г/л, концентрация AR18 = 25 мг/л, время контакта = 70 мин) максимальная эффективность удаления составила 99%. Модели Ленгмюра (R2 = 0,996) и псевдовторого порядка (R2 = 0,999) подчинялись изотерме и кинетике адсорбции соответственно. Была обнаружена спонтанная природа HMNP, а термодинамические исследования показали, что процесс адсорбции AR18 является эндотермическим. Путем отслеживания адсорбционной способности адсорбента в течение пяти циклов в идеальных условиях была исследована возможность повторного использования ГМНП, которая показала снижение эффективности адсорбции ГМНП с 99 до 85% после пяти последовательных циклов.

Сегодняшний неудержимый промышленный рост неизбежно приведет к различным экологическим проблемам из-за химических соединений, которые они используют1,2,3,4,5,6. Синтетические красители входят в число этих соединений и являются одними из наиболее важных промышленных веществ6,7. Азокрасители считаются основным классом синтетических красителей (60–70%) и широко используются в различных отраслях промышленности, включая текстильную, пищевую, резиновую, пластмассовую, бумажную и косметическую. Азокрасители считаются основным классом синтетических красителей. красители (60–70%) и широко используются в различных отраслях промышленности, включая текстильную, пищевую, резиновую, пластмассовую, бумажную и косметическую7,8,9. Эти красители образованы азогруппой (–N=N–)8, имеют низкую стоимость, обладают высокой стабильностью и растворимостью9. Сброс неочищенных сточных вод, содержащих красители, приводит к загрязнению окружающей среды, что приводит к нарушению фотосинтеза из-за предотвращения проникновения солнечного света10. Некоторые биологические процессы можно легко остановить с помощью красителей в воде11. Важно подчеркнуть, что употребление этих красителей в организм приводит к сердечно-сосудистому шоку, раку, мутагенезу, тератогенезу, рвоте, желудочно-кишечному дискомфорту, диарее и т. д.12.

Из этого факта становится очевидным, что очистка сточных вод, содержащих красители, является серьезной проблемой. Многие исследователи исследовали несколько физических, химических и биологических методов очистки окрашенных сточных вод, таких как мембранная фильтрация, передовые методы окисления, ионный обмен, химическое осаждение, коагуляция и флотация13,14. Однако многие из этих процедур ненадежны, поскольку они не могут в достаточной степени удалить цвет. Они неэффективны для удаления красителей из-за высоких инвестиционных затрат, недостаточной селективности и сложности регенерации14,15.

Адсорбция оказалась эффективным методом по сравнению с другими методами благодаря простоте использования, высокой эффективности и технологии с низким энергопотреблением16,17. Исследователи недавно оценили пемзу как экономически эффективный адсорбент в процедурах очистки воды и сточных вод17,18. Пемза – вулканический, легкий, пористый и нетоксичный камень19. Открытые каналы внутри его структуры позволяют ионам и воде входить в кристаллическую решетку и выходить из нее20. Это ценный чистящий, чистящий и полирующий материал в виде порошка и пемзы21. Для модификации адсорбентов с целью улучшения их адсорбционной способности использовались различные агенты; В предыдущих исследованиях были опробованы различные модификации пемзы. Модификация пемзой эффективно удаляет ионы фосфата из воды22. Пемза, покрытая железом, оказалась многообещающим адсорбентом для удаления NOM из воды23. Хлорид магния и перекись водорода использовались для модификации поверхности природной пемзы с целью увеличения удельной поверхности адсорбента по удалению фторида24. Модификация пемзы кислотой увеличила эффективность адсорбента при удалении гуминовых кислот из воды25.