OPTIMIZATION AND MECHANISTIC INSIGHT INTO REACTIVE ORANGE-16 DYE ADSORPTION FROM AQUEOUS SOLUTION USING ACID-MODIFIED PLANT-DERIVED BIOCHAR

Reactive dyes (about 50%) enter the environment through wastewater. Various physical and chemical treatment processes currently in use for dye effluent treatment are time-consuming, cost-intensive, and less effective. Alternatively, in materials science, “green” synthesis has gained extensive attention as a reliable, sustainable, and eco-friendly protocol for synthesizing a wide range of biomaterials/nanomaterials including activated biochar and graphene. In this regard, the potential of acid-modified hemp-based biochar in dye effluent treatment was explored. This research was carried out to synthesize biochar from a biological precursor, i.e., “Cannabis sativa,” commonly known as hemp. The prepared biochar was modified with 0.1 M HCl. Experiments were conducted to check the effect of different reaction parameters on acid-modified biochar. In addition, isotherms and kinetic modeling of the adsorption process were estimated for the determination of equilibrium adsorption capacity and reaction kinetics, respectively. The adsorbent showed a strong association with acidic media, adsorption efficiency at acidic pH was higher than in alkaline media. Isothermal and kinetics modeling indicate that the adsorption of selected dyes on hemp-derived biochar-based adsorbent is monolayer adsorption (Langmuir isotherm), and its chemical nature is confirmed by the high linear fit of the Langmuir isotherm and pseudo-second-order kinetic model, respectively. Adsorption through acid-modified hemp-based biochar was found to be effective for RO16 dye decolorization. It is recommended to synthesize biochar from other carbon-rich sources with a composite of different transition metals.

Keywords: biochar, acid, adsorption, carbon, Langmuir isotherm

Tayyab Ashfaq Butt

Mühəndislik Kolleci, Hail Universiteti, Hail 55425, Səudiyyə Ərəbistanı

ta.butt@uoh.edu.sa

Turşu ilə dəyişdirilmiş bitki mənşəli biokömürdən istifadə edərək sulu məhluldan reaktiv portağal-16 boya adsorbsiyasına dair optimallaşdırma və mexaniki anlayış

Xülasə

Reaktiv boyalar (təxminən 50%) çirkab suları vasitəsilə ətraf mühitə daxil olur. Boya tullantılarının təmizlənməsi üçün hazırda istifadə olunan müxtəlif fiziki və kimyəvi təmizləmə prosesləri vaxt aparan, məsrəf tələb edən və daha az effektivdir. Alternativ olaraq, material elmində “yaşıl” sintez aktivləşdirilmiş biokar və qrafen də daxil olmaqla geniş spektrli biomaterialların/nanomaterialların sintezi üçün etibarlı, davamlı və ekoloji cəhətdən təmiz protokol kimi geniş diqqət qazanmışdır. Bu baxımdan, boya tullantılarının təmizlənməsində turşu ilə modifikasiya edilmiş çətənə əsaslı biokarın potensialı tədqiq edilmişdir. Bu tədqiqat bioloji prekursordan, yəni çətənə kimi tanınan “Cannabis sativa”dan biokarın sintezi üçün aparılıb. Hazırlanmış biokar 0,1 M HCl ilə modifikasiya edilmişdir. Müxtəlif reaksiya parametrlərinin turşu ilə dəyişdirilmiş biokömürə təsirini yoxlamaq üçün eksperimentlər aparılmışdır. Bundan əlavə, tarazlıq adsorbsiya qabiliyyətinin və reaksiya kinetikasının müəyyən edilməsi üçün müvafiq olaraq adsorbsiya prosesinin izotermləri və kinetik modelləşdirilməsi qiymətləndirilmişdir. Adsorbent asidik mühitlə güclü əlaqə göstərdi, turşu pH-da adsorbsiya səmərəliliyi qələvi mühitdən daha yüksək idi. İzotermik və kinetik modelləşdirmə göstərir ki, çətənə mənşəli biokar əsaslı adsorbentdə seçilmiş boyaların adsorbsiyasının monolaylı adsorbsiya (Langmuir izotermi) olduğunu və onun kimyəvi təbiəti Langmuir izotermi və psevdoikinci dərəcəli kinetik modelin yüksək xətti uyğunluğu ilə müvafiq olaraq təsdiqlənir. Turşu ilə dəyişdirilmiş çətənə əsaslı biokar vasitəsilə adsorbsiya RO16 boyasının rəngsizləşdirilməsi üçün təsirli olduğu aşkar edilmişdir. Digər karbonla zəngin mənbələrdən biokarın müxtəlif keçid metallarının kompoziti ilə sintez edilməsi tövsiyə olunur.

Açar sözlər: biokömür, turşu, adsorbsiya, karbon, Langmuir izotermi

MƏQALƏNİ YÜKLƏ [1,16 Mb] (yüklənib: 24)

Onlayn bax

Baxış: 82

Redaktə et