Published August 1, 2023
| Version v1
Publication
Facile synthesis of eco-friendly activated carbon from leaves of sugar beet waste as a superior nonconventional adsorbent for anionic and cationic dyes from aqueous solutions
Creators
- 1. Beni-Suef University
- 2. Egyptian Petroleum Research Institute
- 3. Centre for Research and Technology Hellas
Description
The current study presents a unique and innovative approach to sustainable activated carbon (AC) synthesis using non-conventional agricultural wastes, leaves of sugar beet (LSB), via a thermo-chemical activation process. This approach not only offers a sustainable solution for LSB elimination, but also provides an eco-friendly alternative to commercially available activated carbon. The thermo-chemical activation process was conducted at various ratios of H3PO4 / LSB (0.5:1, 1:1, 2:1, and 3:1 w/w ratios) at a fixed temperature (550 °C/2h). The unique amorphous nature, porous structure, BET surface area (SBET = 700.7 m2/g), and surface chemistry nominated the synthesized AC at 2:1 ratio as a superior adsorbent material for methyl orange, MO, and methylene blue, MB, from standard solutions in the batch system at different experimental conditions. Kinetic investigations revealed that the pseudo-second order equation explained the sorption data well. In contrast, intra-particle diffusion was not the only limiting stage in the adsorption of the addressed dyes. Similarly, the linear Langmuir equation described the adsorption data of the investigated dyes better than Freundlich one with maximum removal capacity (qmax) of 185.2 and 140.8 mg/g for MB and MO, orderly. This confirms the homogenous/monolayer nature of the adsorbed ions through isoenergetic active sites upon the AC(2:1) surface. Furthermore, the electrostatic attraction was not the only leading mechanism of adsorption of both dyes, but substantial participations by hydrophobic hydrogen-bonding forces may be considered.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تقدم الدراسة الحالية نهجًا فريدًا ومبتكرًا لتخليق الكربون المنشط المستدام (AC) باستخدام النفايات الزراعية غير التقليدية، وأوراق بنجر السكر (LSB)، عبر عملية تنشيط حرارية كيميائية. لا يوفر هذا النهج حلاً مستدامًا للقضاء على LSB فحسب، بل يوفر أيضًا بديلاً صديقًا للبيئة للكربون المنشط المتاح تجاريًا. تم إجراء عملية التنشيط الحراري الكيميائي بنسب مختلفة من H3PO4/ LSB (0.5:1، 1:1، 2:1، و 3:1 وزن/وزن) عند درجة حرارة ثابتة (550 درجة مئوية/2 ساعة). رشحت الطبيعة غير المتبلورة الفريدة، والبنية المسامية، ومساحة سطح الرهان (SBET = 700.7 م 2/جم)، وكيمياء السطح AC المركب بنسبة 2:1 كمادة ماصة متفوقة لبرتقال الميثيل، MO، وأزرق الميثيلين، MB، من المحاليل القياسية في نظام الدفعات في ظروف تجريبية مختلفة. كشفت التحقيقات الحركية أن معادلة الدرجة الثانية الزائفة أوضحت بيانات الامتصاص جيدًا. وعلى النقيض من ذلك، لم يكن الانتشار داخل الجسيمات هو المرحلة الوحيدة المقيدة لامتزاز الأصباغ الموجهة. وبالمثل، وصفت معادلة Langmuir الخطية بيانات الامتزاز للأصباغ التي تم فحصها بشكل أفضل من Freundlich one مع قدرة إزالة قصوى (qmax) تبلغ 185.2 و 140.8 مجم/جم لـ MB و MO، بشكل منظم. وهذا يؤكد الطبيعة المتجانسة/أحادية الطبقة للأيونات الممتزة من خلال المواقع النشطة ذات الطاقة المتساوية على سطح التيار المتردد(2:1). علاوة على ذلك، لم يكن الجذب الكهروستاتيكي الآلية الرائدة الوحيدة لامتزاز كلا الصبغين، ولكن يمكن النظر في مشاركات كبيرة بواسطة قوى ربط الهيدروجين غير الآلفة للماء.Translated Description (French)
La présente étude présente une approche unique et innovante de la synthèse durable du charbon actif (CA) en utilisant des déchets agricoles non conventionnels, des feuilles de betterave sucrière (LSB), via un processus d'activation thermochimique. Cette approche offre non seulement une solution durable pour l'élimination du LSB, mais offre également une alternative écologique au charbon actif disponible dans le commerce. Le processus d'activation thermochimique a été mené à divers rapports H3PO4 / LSB (0,5:1, 1:1, 2:1 et 3:1 p/p) à une température fixe (550 °C/2h). La nature amorphe unique, la structure poreuse, la surface BET (SBET = 700,7 m2/g) et la chimie de surface ont désigné le CA synthétisé à un rapport de 2:1 comme matériau adsorbant supérieur pour l'orange de méthyle, MO et le bleu de méthylène, MB, à partir de solutions standard dans le système de lots dans différentes conditions expérimentales. Les investigations cinétiques ont révélé que l'équation d'ordre pseudo seconde expliquait bien les données de sorption. En revanche, la diffusion intra-particulaire n'était pas la seule étape limitante dans l'adsorption des colorants adressés. De même, l'équation linéaire de Langmuir décrivait les données d'adsorption des colorants étudiés mieux que celle de Freundlich avec une capacité d'élimination maximale (qmax) de 185,2 et 140,8 mg/g pour le MB et le MO, de manière ordonnée. Cela confirme la nature homogène/monocouche des ions adsorbés à travers des sites actifs isoénergétiques sur la surface AC(2:1). En outre, l'attraction électrostatique n'était pas le seul mécanisme principal d'adsorption des deux colorants, mais des participations substantielles par des forces de liaison hydrophobes à l'hydrogène peuvent être envisagées.Translated Description (Spanish)
El presente estudio presenta un enfoque único e innovador para la síntesis sostenible de carbón activado (AC) utilizando desechos agrícolas no convencionales, hojas de remolacha azucarera (LSB), a través de un proceso de activación termoquímica. Este enfoque no solo ofrece una solución sostenible para la eliminación de LSB, sino que también proporciona una alternativa ecológica al carbón activado disponible en el mercado. El proceso de activación termoquímica se llevó a cabo a diversas proporciones de H3PO4 / LSB (proporciones de 0,5:1, 1:1, 2: 1 y 3:1 p/p) a una temperatura fija (550 °C/2 h). La naturaleza amorfa única, la estructura porosa, el área de superficie BET (SBET = 700.7 m2/g) y la química de superficie nominaron la AC sintetizada en una proporción de 2:1 como un material adsorbente superior para naranja de metilo, MO y azul de metileno, MB, a partir de soluciones estándar en el sistema por lotes en diferentes condiciones experimentales. Las investigaciones cinéticas revelaron que la ecuación de pseudo-segundo orden explicaba bien los datos de sorción. Por el contrario, la difusión intrapartícula no fue la única etapa limitante en la adsorción de los colorantes abordados. De manera similar, la ecuación lineal de Langmuir describió los datos de adsorción de los colorantes investigados mejor que uno de Freundlich con una capacidad de eliminación máxima (qmax) de 185.2 y 140.8 mg/g para MB y MO, ordenadamente. Esto confirma la naturaleza homogénea/monocapa de los iones adsorbidos a través de sitios activos isoenergéticos sobre la superficie AC(2:1). Además, la atracción electrostática no fue el único mecanismo principal de adsorción de ambos colorantes, pero se pueden considerar participaciones sustanciales por fuerzas hidrófobas de enlace de hidrógeno.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تخليق سهل للكربون المنشط الصديق للبيئة من أوراق نفايات بنجر السكر كممتز متفوق غير تقليدي للأصباغ الأنيونية والكاتيونية من المحاليل المائية
- Translated title (French)
- Synthèse facile de charbon actif écologique à partir de feuilles de déchets de betteraves sucrières en tant qu'adsorbant non conventionnel supérieur pour les colorants anioniques et cationiques à partir de solutions aqueuses
- Translated title (Spanish)
- Fácil síntesis de carbón activado ecológico a partir de hojas de residuos de remolacha azucarera como adsorbente no convencional superior para tintes aniónicos y catiónicos a partir de soluciones acuosas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4365151149
- DOI
- 10.1016/j.arabjc.2023.104900
References
- https://openalex.org/W1018465570
- https://openalex.org/W1470397717
- https://openalex.org/W1528807109
- https://openalex.org/W1949111694
- https://openalex.org/W1967241674
- https://openalex.org/W1968037239
- https://openalex.org/W1968392461
- https://openalex.org/W1971921490
- https://openalex.org/W1972502184
- https://openalex.org/W1974127875
- https://openalex.org/W1974856864
- https://openalex.org/W1976498006
- https://openalex.org/W1983683347
- https://openalex.org/W1988052118
- https://openalex.org/W1992456222
- https://openalex.org/W1996816692
- https://openalex.org/W2001776155
- https://openalex.org/W2004020146
- https://openalex.org/W2007065470
- https://openalex.org/W2008315539
- https://openalex.org/W2011254969
- https://openalex.org/W2014416246
- https://openalex.org/W2014535815
- https://openalex.org/W2015881893
- https://openalex.org/W2016385894
- https://openalex.org/W2020084523
- https://openalex.org/W2021694970
- https://openalex.org/W2024055584
- https://openalex.org/W2027624111
- https://openalex.org/W2027970727
- https://openalex.org/W2028212779
- https://openalex.org/W2028355382
- https://openalex.org/W2029019681
- https://openalex.org/W2029024482
- https://openalex.org/W2029428146
- https://openalex.org/W2029581826
- https://openalex.org/W2030047616
- https://openalex.org/W2030382587
- https://openalex.org/W2032452157
- https://openalex.org/W2034944625
- https://openalex.org/W2044196432
- https://openalex.org/W2050040256
- https://openalex.org/W2050261476
- https://openalex.org/W2051287361
- https://openalex.org/W2052436117
- https://openalex.org/W2056236021
- https://openalex.org/W2057527624
- https://openalex.org/W2058319191
- https://openalex.org/W2059457996
- https://openalex.org/W2080196715
- https://openalex.org/W2082236167
- https://openalex.org/W2084948940
- https://openalex.org/W2085699082
- https://openalex.org/W2089750810
- https://openalex.org/W2090380007
- https://openalex.org/W2091777721
- https://openalex.org/W2092988029
- https://openalex.org/W2093505001
- https://openalex.org/W2103673445
- https://openalex.org/W2103826161
- https://openalex.org/W2112017750
- https://openalex.org/W2120873911
- https://openalex.org/W2129154495
- https://openalex.org/W2135489806
- https://openalex.org/W2136983589
- https://openalex.org/W2144695330
- https://openalex.org/W2171270276
- https://openalex.org/W2176505313
- https://openalex.org/W2276178250
- https://openalex.org/W2291688091
- https://openalex.org/W2296568082
- https://openalex.org/W2304698603
- https://openalex.org/W2307546545
- https://openalex.org/W2312199777
- https://openalex.org/W2314104404
- https://openalex.org/W2318904413
- https://openalex.org/W2333065948
- https://openalex.org/W2335554000
- https://openalex.org/W2337303083
- https://openalex.org/W2482363813
- https://openalex.org/W2495494007
- https://openalex.org/W2536460799
- https://openalex.org/W2546531038
- https://openalex.org/W2559942103
- https://openalex.org/W2563892878
- https://openalex.org/W2585527712
- https://openalex.org/W2587963046
- https://openalex.org/W2611138748
- https://openalex.org/W2767894454
- https://openalex.org/W2769256060
- https://openalex.org/W2771026091
- https://openalex.org/W2781540880
- https://openalex.org/W2792141717
- https://openalex.org/W2793831248
- https://openalex.org/W2802836761
- https://openalex.org/W2804725027
- https://openalex.org/W2810698482
- https://openalex.org/W2890821550
- https://openalex.org/W2890864615
- https://openalex.org/W2902633699
- https://openalex.org/W2906510826
- https://openalex.org/W2913210925
- https://openalex.org/W2915271499
- https://openalex.org/W2923619214
- https://openalex.org/W2947099326
- https://openalex.org/W2947795359
- https://openalex.org/W2972399676
- https://openalex.org/W2997066356
- https://openalex.org/W2999288034
- https://openalex.org/W2999928970
- https://openalex.org/W3006590843
- https://openalex.org/W3011349545
- https://openalex.org/W3011539426
- https://openalex.org/W3014715253
- https://openalex.org/W3021525825
- https://openalex.org/W3040361766
- https://openalex.org/W3047572350
- https://openalex.org/W3047933247
- https://openalex.org/W3080820273
- https://openalex.org/W3087602789
- https://openalex.org/W3097168109
- https://openalex.org/W3102417887
- https://openalex.org/W3127694447
- https://openalex.org/W3135953213
- https://openalex.org/W3189734728
- https://openalex.org/W3195456517
- https://openalex.org/W3195784454
- https://openalex.org/W3196695418
- https://openalex.org/W3213918651
- https://openalex.org/W4200356278
- https://openalex.org/W4200478421
- https://openalex.org/W4205447219
- https://openalex.org/W4205829536
- https://openalex.org/W4206755807
- https://openalex.org/W4210812536
- https://openalex.org/W4210997418
- https://openalex.org/W4214887129
- https://openalex.org/W4220737881
- https://openalex.org/W4221022269
- https://openalex.org/W4223653157
- https://openalex.org/W4224059295
- https://openalex.org/W4224221463
- https://openalex.org/W4226520615
- https://openalex.org/W4229021099
- https://openalex.org/W4246168092
- https://openalex.org/W4256190046
- https://openalex.org/W4281556214
- https://openalex.org/W4283732480
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4285792233
- https://openalex.org/W4289077321
- https://openalex.org/W4290770878
- https://openalex.org/W4294968940
- https://openalex.org/W4296380588
- https://openalex.org/W4308764851
- https://openalex.org/W4308771175
- https://openalex.org/W4309947625
- https://openalex.org/W4311022410
- https://openalex.org/W4313529690
- https://openalex.org/W4316036427
- https://openalex.org/W4361868762
- https://openalex.org/W603341925
- https://openalex.org/W814413487