Badania adsorpcji wybranych barwników z roztworów wodnych na nanoporowatych materiałach węglowych w warunkach dynamicznych

Czubaszek, M.; Choma, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badania adsorpcji wybranych barwników z roztworów wodnych na nanoporowatych materiałach węglowych w warunkach dynamicznych

Autorzy

Czubaszek M. , Choma J.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Adsorption studies of selected dyes from aqueous solutions on nanoporous carbon materials under dynamic conditions

Języki publikacji

Abstrakty

Badano adsorpcję dynamiczną trzech barwników: oranżu metylowego (OM), oranżu II (OII) i błękitu metylenowego (BM) z roztworów wodnych na czterech materiałach węglowych. Były to: zredukowany tlenek grafenu (rGO) otrzymany metodą chemiczną, mikroporowaty węgiel otrzymany z prekursora polimerowego – sulfonowanej żywicy styrenowo-diwinylobenzenowej (AC-SDVB), mezoporowaty, uporządkowany materiał węglowy otrzymany metodą miękkiego odwzorowania z żywicy fenolowo-formaldehydowej (OMC-PF) oraz handlowy węgiel aktywny (AC-F400). W dynamicznych badaniach kolumnowych wyznaczono krzywe przebicia tych adsorbentów, a do opisu krzywych przebicia złoża węgla wykorzystano równania Thomasa oraz Yoona-Nelsona. Uzyskane wartości adsorpcji dynamicznej barwników były duże, szczególnie w przypadku mikroporowatego węgla AC-SDVB oraz zredukowanego tlenku grafenu. Stwierdzono, że największą adsorpcją dynamiczną charakteryzował się zredukowany tlenek grafenu, który adsorbował oranż II w ilości 706 mg/g. Wykorzystane równania Thomasa i Yoona-Nelsona dobrze opisywały krzywe przebicia złoża węgla (R2=0,97÷0,99).

Dynamic adsorption of three dyes was studied: methyl orange (OM), orange II (OII) and methylene blue (MB) from aqueous solutions on four carbon materials. These were: reduced graphene oxide (rGO) obtained by the chemical method, microporous carbon prepared from a polymeric precursor – sulfonated styrene-divinyl benzene resin (AC-SDVB), ordered mesoporous carbon material obtained by soft templating from phenol-formaldehyde resin (OMC-PF) and the commercial activated carbon (AC-F400). Breakthrough curves for the above adsorbents were determined in dynamic column experiments and Thomas and Yoon-Nelson equations were used to describe them. Dynamic dye adsorption values were high, especially for AC-SDVB microporous activated carbon and reduced graphene oxide. The highest dynamic adsorption was demonstrated for the reduced graphene oxide, rGO, which adsorbed 706 mg/g of orange II. The equations of Thomas and Yoon-Nelson well described the breakthrough curves for the carbon bed with correlation coefficients R2 = 0,97÷0,99.

Słowa kluczowe

nanoporowate materiały węglowe tlenek grafenu prekursor polimerowy miękkie odwzorowanie adsorpcja dynamiczna barwniki syntetyczne oranż metylowy oranż II błękit metylenowy krzywa przebicia złoża

nanoporous carbon material graphene oxide polymeric precursor soft-template method dynamic adsorption synthetic dyes methyl orange orange II methylene blue breakthrough curve

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Vol. 40, nr 3

Strony

3--8

Opis fizyczny

Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czubaszek M.

marzena.czubaszek@wat.edu.pl

Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Zakład Chemii, ul. gen. Witolda Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

autor

Choma J.

jerzy.choma@wat.edu.pl

Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Zakład Chemii, ul. gen. Witolda Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

1. M. J. AHMED: Adsorption of quinolone, tetracycline, and penicillin antibiotics from aqueous solution using activated carbons: Review. Environmental Toxicology and Pharmacology 2017, Vol. 50, pp. 1–10.
2. M. T. YAGUB, T. K. SEN, S. AFROZE, H. M. ANG: Dye and its removal from aqueous solution by adsorption: A review. Advances in Colloid and Interface Science 2014, Vol. 209, pp. 172–184.
3. I. A. AGUAYO-VILLARREAL, A. BONILLA-PETRICIOLET, R. MUNIZ-VALENCIA: Preparation of activated carbons from pecan nutshell and their application in the antagonistic adsorption of heavy metal ions. Journal of Molecular Liquids 2017, Vol. 230, pp. 686–695.
4. S. AMERKHANOVA, R. SHLYAPOV, A. UALI: The active carbons modified by industrial wastes in process of sorption concentration of toxic organic compounds and heavy metals ions. Colloids and Surfaces 2017, Vol. A 532, pp. 36–40.
5. M. J. AHMED: Preparation of activated carbons from date (Phoenix dactylifera L.) palm stones and application for wastewater treatments: Review. Process safety and environmental protection 2016, Vol. 102, pp. 168–182.
6. N. P. RAVAL, P. U. SHAH, N. K. SHAHA: Adsorptive amputation of hazardous azo dye Congo Red from wastewater: A critical review. Environmental Science and Pollution Research 2016, Vol. 23, pp. 14810–14853.
7. N. EMAD, E. QADA, S. J. ALLEN, G. M. WALKER: Adsorption of basic dyes from aqueous solution onto activated carbons. Chemical Engineering Journal 2008, Vol. 135, pp. 174–184.
8. W. XIN, Y. SONG: Mesoporous carbons: recent advances in synthesis and typical applications. The Royal Society of Chemistry 2015, Vol. 5, pp. 83239–83285.
9. Y. LI, X. LU, R. YANG, W. TONG, L. XU, L. de BONDELON, H. WANG, J. ZHU, Q. GE: Adsorption of berberine hydrochloride onto mesoporous carbons with tunable pore size. The Royal Society of Chemistry 2016, Vol. 6, pp. 28219 28228.
10. O. ALVER, C. PARLAK, P. RAMASAMI: MC19 (M¼B, Si, Al and Ga) fullerenes: Adsorption mechanisms of 1,4-diformylpiperazine. Adsorption Science & Technology 2018, Vol. 36, pp. 788–796.
11. M. C. NCIBI, M. SILLANPAA: Mesoporous carbonaceous materials for single and simultaneous removal of organic pollutants: Activated carbons vs. carbon nanotubes. Journal of Molecular Liquids 2015, Vol. 207, pp. 237–247.
12. I. M. JAURIS, S. B. FAGAN, M. A. ADEBAYO, F. M. MACHADO: Adsorption of acridine orange and methylene blue synthetic dyes and anthracene on single wall carbon nanotubes: A fi rst principle approach. Computational and Theoretical Chemistry 2016, Vol. 1076, pp. 42–50.
13. W. PENG, H. LI, Y. LIU, S. SONG: A review on heavy metal ions adsorption from water by graphene oxide and its composites. Journal of Molecular Liquids 2017, Vol. 230, pp. 496–504.
14. G. MOUSSAVI, Z. HOSSAINI, M. POURAKBAR: Highrate adsorption of acetaminophen from the contaminated water onto double-oxidized graphene oxide. Chemical Engineering Journal 2016, Vol. 287, pp. 665–673.
15. J. WANG, B. CHEN: Adsorption and coadsorption of organic pollutants and a heavy metal by graphene oxide and reduced graphene materials. Chemical Engineering Journal 2015, Vol. 281, pp. 379–388.
16. S. O. AKPOTU, B. MOODLEY: Synthesis and characterization of citric acid grafted MCM-41 and its adsorption of cationic dyes. Journal of Environmental Chemical Engineering 2016, Vol. 4, pp. 4503–4513.
17. H. SADEGH, G. A. M. ALI, V. K. GUPTA, A. S. H. MAKHLOUF, R. SHAHRYARI-GHOSHEKANDI, M. N. NADAGOUDA, M. SILLANPAA, E. MEGIEL: The role of nanomaterials as effective adsorbents and their applications in wastewater treatment. Journal of Nanostructure in Chemistry 2017, Vol. 7, pp. 1–14.
18. M. J. AHMED: Application of agricultural based activated carbons by microwave and conventional activations for basic dye adsorption: Review. Journal of Environmental Chemical Engineering 2016, Vol. 4, pp. 89–99.
19. Y.S. AL-DEGS, M.A.M. KHRAISHEH, S.J. ALLEN, M.N. AHMAD: Adsorption characteristics of reactive dyes in columns of activated carbon. Journal of Hazardous Materials 2009, Vol. 165, pp. 944–949.
20. D. CHARUMATHI, N. DAS: Packed bed column studies for the removal of synthetic dyes from textile wastewater using immobilised dead C. tropicalis. Desalination 2012, Vol. 285, pp. 22–30.
21. S. SADAF, H. N. BHTTI: Batch and fixed bed column studies for the removal of Indosol Yellow BG dye by peanut husk. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 2014, Vol. 45, pp. 541–553.
22. S.-L. CHAN, Y. P. TAN, A. H. ABDULLAH, S.-T. ONG: Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies of a new potential biosorbent for the removal of Basic Blue 3 and Congo Red dyes: Pineapple (Ananas comosus) plant stem. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 2016, Vol. 61, pp. 306–315.
23. S. SARAF, V. K. VAIDYA: Microcolumn studies of dye biosorption from textile effluent on to dead biomass of Rhizopus arrhizus NCIM 997. Environmental Progress & Sustainable Energy 2018, Vol.37, pp. 355–366.
24. J. LI, Y. DU, B. DENG, K. ZHU, H. ZHANG: Activated carbon adsorptive removal of azo dye and peroxydisulfate regeneration: From a batch study to continuous column operation. Environmental Science and Pollution Research 2017, Vol. 24, pp. 4932–4941.
25. A. KUMAR, H. M. JENA: Removal of methylene blue and phenol onto prepared activated carbon from fox nutshell by chemical activation in batch and fixed-bed column. Journal of Cleaner Production 2016, Vol. 137, pp. 1246–1259.
26. A. A. AHMAD, B. H. HAMEED: Fixed-bed adsorption of reactive azo dye onto granular activated carbon prepared from waste. Journal of Hazardous Materials 2010, Vol. 175, pp. 298–303.
27. W. LI, Q. YUE, P. TU, Z. MA, B. GAO, J. LI, X. XU: Adsorption characteristics of dyes in columns of activated carbon prepared from paper mill sewage sludge. Chemical Engineering Journal 2011, Vol. 178, pp. 197–203.
28. B. SZCZĘŚNIAK, Ł. OSUCHOWSKI, J. CHOMA M. JARONIEC: Highly porous carbons obtained by activation of polypyrrole/reduced graphene oxide as effective adsorbents for CO2, H2 and C6H6. Journal of Porous Materials 2018, Vol. 25, pp. 621–627.
29. J. CHOMA, K. STACHURSKA, Ł. OSUCHOWSKI, A. DZIURA, M. JARONIEC: Adsorpcja dwutlenku węgla na węglach aktywnych otrzymanych z prekursorów polimerowych (Carbon dioxide adsorption on activated carbons obtained from polymeric precursors). Ochrona Środowiska 2015, vol. 37, nr 4, ss. 3–8.
30. J. CHOMA, K. JEDYNAK, D. JAMIOŁA, M. JARONIEC: Wpływ temperatury karbonizacji na adsorpcyjne i strukturalne właściwości mezoporowatych węgli otrzymanych metodą miękkiego odwzorowania (Influence of carbonization temperature on the adsorption and structural properties of mesoporous carbons obtained by soft templating). Ochrona Środowiska 2012, vol. 34, nr 2, ss. 3–8.
31. J. JANG, D. S. LEE: Enhanced adsorption of cesium on PVAalginate encapsulated Prussian blue-graphene oxide hydrogel beads in a fixed-bed column system. Bioresource Technology 2016, Vol. 218, pp. 294–300.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-100d6ca4-9bca-4611-9696-ad8845ee7ad3