Адсорбция метиленового синего из сточных вод текстильного производства с использованием активированного угля, разработанного на заводе Rumex abyssinicus.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5427 (2023) Цитировать эту статью

2465 Доступов

4 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Метиленовый синий (МБ) в изобилии содержится в сточных водах текстильных предприятий, что может вызвать серьезные проблемы со здоровьем населения и экологию окружающей среды. Таким образом, данное исследование было направлено на удаление МБ из сточных вод текстильной промышленности с использованием активированного угля, полученного из Rumex abyssinicus. Адсорбент активировали химическими и термическими методами, а затем характеризовали методами SEM, FTIR, BET, XRD и заряда нулевой точки pH (pHpzc). Также были исследованы изотерма и кинетика адсорбции. Схема эксперимента состояла из четырех факторов на трех уровнях (рН (3, 6 и 9), исходная концентрация МВ (100, 150 и 200 мг/л), дозировка адсорбента (20, 40 и 60 мг/100 мл). ) и время контакта (20, 40 и 60 мин)). Адсорбционное взаимодействие оценивали с использованием методологии поверхности отклика. При характеристике активированного угля Rumex abyssinicus было обнаружено наличие нескольких функциональных групп (FTIR), аморфной структуры (XRD), трещин с морфологией вверх и вниз (SEM), pHpzc 5,03 и высокой удельной поверхности по БЭТ 2522 м2. /г. Оптимизация удаления красителя MB проводилась с использованием методологии Response Surface в сочетании с подходом Box Behnken. Максимальная эффективность удаления 99,9% зафиксирована при оптимальных условиях: рН 9, концентрации МБ 100 мг/л, дозировке адсорбента 60 мг/100 мл и времени контакта 60 мин. Среди трех моделей изотерм адсорбции модель изотермы Фрейндлиха лучше всего подходила с экспериментальным значением при R2 0,99, показывающим, что процесс адсорбции был гетерогенным и многослойным, тогда как исследование кинетики показало, что это псевдовторой порядок при R2 0,88. Наконец, этот процесс адсорбции весьма перспективен для использования на промышленном уровне.

Многие текстильные предприятия сбрасывают огромные объемы сточных вод в окружающую среду без надлежащей очистки1. В текстильной промышленности многие процессы, такие как крашение, отделка и стирка, требуют большого количества воды, что делает эту отрасль водоемкой фабрикой2. Известно, что текстильная промышленность потребляет 1000 из 100 000 типов красителей, представленных на коммерческом рынке. Годовой объем производства красителей оценивается примерно в 700 000 тонн3. Также сообщалось, что во всем мире ежегодно производится от 700 000 до 800 000 тонн красителей, содержащих 100 000 различных соединений4. Однако около 15% красителей, используемых в промышленности, в конечном итоге выбрасываются в окружающую среду после производства и переработки5. Метиловый оранжевый, родамин Б, метиленовый синий (МБ), конго красный и реактивный черный-5 подразделяются на анионные, нейтральные и катионные красители, которые являются одними из наиболее широко используемых красителей в текстильном секторе6,7. Красители представляют собой красящие и ценные соединения для промышленной продукции, особенно в текстильной промышленности, для окраски тканей, пряжи, пластмасс и других материалов. Однако они не поддаются разложению из-за химической сложности и множественности размазывания, что приводит к отвлечению внимания экологической системы8. В частности, MB представляет собой синтетическое гетероциклическое ароматическое соединение C16H18N3SCl 319,85 г/моль (3,7-бис(диметиламино)фенотиазинхлорид тетраметилтионинхлорид) и катионное химическое соединение9. Большое количество МБ используется в качестве красителя для шерсти, шелка, бумаги, косметики, временных красителей для волос, хлопка, текстиля, пищевой и фармацевтической промышленности10. MB известен своими антиоксидантными, кардиозащитными, противомалярийными и антидепрессивными свойствами. А именно, MB является популярным катионным красителем и экологически стойким, токсичным, канцерогенным и мутагенным химическим веществом10. Попадание окрашенных сточных вод в экосистему является заметной причиной эвтрофикации, эстетического загрязнения и нарушения водной жизни11. Сточные воды текстильной промышленности содержат несколько красителей и могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем и окружающей средой12. Термическая и фотостабильность красителя в окружающей среде, что приводит к поглощению и отражению солнечного света. Это уменьшает процесс фотосинтеза и вмешательство в естественный поток пищевой цепи. Длительное воздействие MB может вызвать серьезные последствия для здоровья, такие как анемия, рак, рвота, раздражение глаз, тошнота, рвота, метгемоглобинемия и спутанность сознания13,14,15,16,17,18,19. Таким образом, неизбежное воздействие этих загрязнителей требует очистки перед их сбросом в основной поток, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды20.