Получение и характеристика низких | Ланьчжоу Аддитивс Инк.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4493 (2023) Цитировать эту статью

1652 Доступа

1 Цитаты

Подробности о метриках

Малахитовый зеленый, используемый в текстильной и красильной промышленности, является распространенным стойким загрязнителем сточных вод и окружающей среды, вызывающим серьезную опасность для здоровья человека и водных организмов. В этом исследовании методология поверхности отклика была применена для оптимизации адсорбционного удаления малахитового зеленого с использованием нанобентонита, глины, пропитанной MgO, и Mucor sp. композиты. Наноматериалы и компания Mucor sp. Композит охарактеризован методами FTIR, SEM и рентгеновской дифрактометрии. Согласно полученным результатам, нанобентонит демонстрирует максимальную эффективность адсорбции МГ 98,6% при 35 °С, рН 7,0, времени контакта 60 мин, дозировке адсорбента 1,0 г/л и начальной концентрации МГ 50 мг/л. С другой стороны, максимальная эффективность адсорбции МГ на глине, пропитанной MgO, равная 97,04%, наблюдается при pH 9,0, времени контакта 60 мин, дозировке адсорбента 0,7 г/л и начальной концентрации МГ 50 мг/л. Изотерма адсорбции малахитового зеленого (МГ) на глине, пропитанной MgO, соответствовала изотерме Фрейндлиха с коэффициентом корреляции (R2) 0,982. Однако изотерма адсорбции Ленгмюра лучше всего подходит для нанобентонита (R2 = 0,992). Адсорбционная активность нанобентонита и глины, пропитанной MgO, была вписана в кинетическую модель псевдовторого порядка с R2 0,996 и 0,995 соответственно. Кроме того, несмотря на многократную переработку, адсорбент сохранил высокую структурную стабильность и эффективность удаления нанобентонита (94,5–86%) и глины, пропитанной MgO (92–83%).

Загрязнение воды сточными водами текстильной промышленности является серьезной глобальной проблемой. Одна из самых сложных задач, с которыми сталкиваются исследователи во всем мире в XXI веке, — обеспечение чистой водой, необходимой для промышленной, бытовой и сельскохозяйственной деятельности1. Текстильные фабрики несут ответственность за одну из основных проблем загрязнения окружающей среды в мире, поскольку они сбрасывают нежелательные отходы красителей2. Текстильная промышленность потребляет 100–200 л воды на кг произведенного текстиля, что приводит к образованию большого количества сточных вод в процессе крашения3. Во всем мире около 280 000 тонн синтетических красителей ежегодно сбрасывается в природные водотоки из сточных вод, образующихся в различных отраслях промышленности, таких как кожевенная, пищевая, текстильная, бумажная, косметическая, полиграфическая и ковровая промышленность4. Указанные сбросы отрицательно влияют на визуальное качество водоемов, нарушают жизненный цикл водных организмов за счет уменьшения проникновения в воду солнечных лучей, что угнетает фотосинтез и рост растений, влияя тем самым на биологическую активность водных животных; кроме того, синтетические красители, присутствующие в водоемах, также вызывают загрязнение почвы5. Малахитовый зеленый (МГ) – синтетический краситель, используемый для окраски шелка, хлопка, кожи, шерсти и бумаги, а также используется в качестве фунгицида и дезинфицирующего средства в рыбоводстве, поскольку позволяет бороться с паразитами и болезнями рыб6. МГ представляет собой катионное соединение трифенилметана, хорошо растворимое в воде7. Он также очень токсичен для клеток млекопитающих при концентрациях ниже 0,1 г/мл8. МГ характеризуется сложной молекулярной структурой, высокой стабильностью, небиоразлагаемостью, высокой устойчивостью к свету и окислителям7. Когда он попадает в принимающий поток, этот краситель отрицательно влияет на жизненные циклы водных организмов, нарушая физиологию гипофиза печени, жабр, почек, кишечника, половых желез и вегетативных клеток гонад9. У человека вдыхание МГ может вызвать воспаление дыхательных путей, а его проглатывание – воспаление пищеварительного тракта10. МГ опасен для человека и мутагенен; кроме того, его присутствие влияет на иммунную и репродуктивную системы11. Малахитовый зеленый может превращаться в лейкоМалахитовый зеленый и карбинол, токсичный для человека. В мышцах, жире и внутренних органах рыб период полураспада MG составляет 10 дней12. Этот катионный краситель также устойчив в окружающей среде: период полураспада в осадке составляет 12,9–50,34 дня13. Для очистки сточных вод текстильной промышленности используется множество технологий, включая физические, химические и передовые методы очистки, такие как мембранная фильтрация, ионный обмен, электрохимическая технология, коагуляция, флокуляция, обратный осмос, химическое окисление, озонирование14 и биологическая очистка от грибков и бактерий. эффекты15. Однако большинство этих технологий имеют различные недостатки, в том числе низкую эффективность, большие капиталовложения, высокое энергопотребление, высокую стоимость, неселективность, непригодность для крупномасштабного применения и образование вредных вторичных шламов16. Среди стратегий очистки адсорбция является одним из наиболее привлекательных и эффективных методов удаления красителей из проб загрязненной воды. Этот метод обеспечивает различные преимущества, в том числе простую конструкцию, пригодные для вторичной переработки адсорбенты, простоту эксплуатации, нетоксичность, низкую стоимость и скромные первоначальные инвестиции17. К таким пригодным для вторичной переработки адсорбентам относятся активированный уголь (AC)18, известковая кожура19 и пемза20. Однако у различных адсорбентов, используемых для очистки воды, есть свои недостатки. Например, повторное использование переменного тока требует регенерации, которая является дорогостоящей и ограничивает его широкомасштабное применение при очистке сточных вод. Кроме того, некоторые адсорбенты эффективны против ограниченного числа красителей и их трудно отделить от очищенной воды21. В работе22 основное внимание уделялось иммобилизации пероксидазы хрена на носителях типа электропряденых волокон полиамида-6, которые использовались для обесцвечивания реактивного черного 5 и малахитового зеленого текстильных красителей из растворов, имитирующих загрязненные морские воды, и достигали более 70%. В ссылке23 представлено применение иммобилизации лакказы Trichoderma versicolor на различных носителях, таких как TiO2-ZrO2-SiO2, для удаления азокрасителя реактивного черного 5 (RB5), антрахинонового красителя реактивного синего 4 (RB4), эффективность деградации достигает 100%. , 91% и 77% соответственно, они приобрели более 70% каталитической активности иммобилизованной лакказы на TiO2–ZrO2–SiO2 даже после пяти циклов запуска. Недавно ученые разработали эффективный и экономичный адсорбирующий материал — полимерные композиты наноглины, чтобы преодолеть недостатки традиционных методов очистки сточных вод текстильной промышленности и снизить их экологическую угрозу. В настоящее время глина широко используется в различных отраслях промышленности, включая косметику, разведку нефти, фармацевтику, пищевую промышленность и производство бумаги, поскольку она легко доступна, нетоксична и обладает потенциалом ионного обмена для удаления красителей из сточных вод24. Среди изученных глинистых материалов бентонит привлек значительное внимание в качестве адсорбента из-за его низкой стоимости, возобновляемости, большой площади поверхности, хорошей химической и механической стабильности и широкого распространения в природе25. Кроме того, бентонит в основном состоит из монтмориллонита26. Сырой бентонит обладает плохой адсорбционной способностью по отношению к катионным красителям, поэтому его модифицируют с помощью физических и химических обработок. Однако отрицательно заряженная поверхностная решетка бентонитовой глины может иметь превосходную поглощающую способность для катионных красителей27. Химически обработанный модифицированный бентонит использовался для удаления катионного основного метиленового синего28, ионов металлов29 и кристаллического фиолетового30. Таким образом, данное исследование направлено на оценку эффективности моделирования методологии поверхности отклика, которая была проанализирована в ходе экспериментов по оптимизации и оценке интерактивных эффектов нанобентонита, глины, пропитанной MgO, и Mucor sp. об удалении МГ. Кроме того, были определены изотермы, модели псевдопервого и псевдовторого порядка и термодинамические параметры.

pHpzc. The low adsorption capacity exhibited by the two species under acidic conditions could be mainly attributed to the decrease in the number of negative charges on the adsorbents’ surfaces and the increase in the number of positively charged sites in the adsorbents, which can cause electrostatic repulsion between the adsorbent and the dye molecules; moreover, the presence of excess amounts of H+ ions may result in the said ions competing with the cationic MG species for adsorption onto nano-bentonite and MgO-impregnated clay. As a consequence, the probability of MG molecules being adsorbed on the two adsorbents may decrease. By contrast, as the pH increased, the deprotonation of the acid sites on the surface of nano-bentonite and MgO-impregnated clay composites resulted in the number of negatively charged adsorbent sites to increase46. According to Ref.47, who examined the relationship between pH and the adsorption of MG onto bentonite, the interactions between the cationic amine moiety of MG and the negatively charged SiO2 in the bentonite. The cationic active sites are present and exhibit an increased likelihood of binding MG when the pH of the solution is between 5 and 6. As a result of the strong electrostatic interactions between MG and the adsorbents, the surface diffusion of the dye molecules increases. Similar conclusions were reached by Ref.30,who attributed the increase in adsorption observed as the pH increased to a reduction in the competition for functional groups between the target cations and the protons present in solution. Our findings paralleled those of Ref.48, who discovered that the removal of MG dye by titanium coated graphite was lowest at pH 3.0 (56.2%) and highest at pH 7 (95%). Our results are consistent with those reported in Ref.17 at pH 7, the Shell's seeds of Ziziphus spina christi adsorbed 91.1% of Malachite green dye./p>

1), linearly favorable (RL = 1), and or irreversible (RL = 0). Results from this experiment’s use of nano-bentonite and MgO-impregnated clay were observed for RL between 0.002 and 0.009, indicating that the adsorption was irreversible favorable. Table 7 shows the findings of MG removal on nano-bentonite and MgO-impregnated clay using the Langmuir model. The R2 in Table 7 showed strong positive proof of the adsorption of MG ion adsorbents following the Langmuir isotherm. The suitability of the linear form of the Langmuir model to nano-bentonite was confirmed through the high correlation coefficients R2 > 0.992.Conversely, the linear form of the Langmuir model to MgO-impregnated clay was slightly fit with the regression coefficients (R2) value (0.962%). This shows that the Langmuir isotherm can provide a decent sorption model. Moreover, the adsorption capacities of the nano-bentonite and MgO-impregnated clays were 13.8 and 17.2 mg/g, respectively. This result corresponds with6, who discovered that the adsorption capacity of CuFe2O4 for MG is 22 mg/g./p> 1./p>