Published May 26, 2023 | Version v1
Publication Open

Isotherms and Kinetic Studies of Copper Removal from Textile Wastewater and Aqueous Solution Using Powdered Banana Peel Waste as an Adsorbent in Batch Adsorption Systems

Creators

  • 1. Addis Ababa Science and Technology University
  • 2. University of South Africa

Description

Heavy metals that are present in surface water and wastewater are becoming a severe environmental problem. Because of its toxicity, heavy metal removal has become the main priority for environmental concerns. Banana peels are low-cost agricultural waste that could be used for heavy metal adsorption in wastewater. The main objective of this study is to evaluate the effective powdered banana peel for the removal of copper (II) from aqueous solutions and real wastewater. The banana peels were collected from domestic waste and ground to get a particle size of 150 µm. Powdered banana peel waste adsorbent (PBPWA) contained moisture content, ash content, volatile matter, and bulk density of 3.8%, 3.5%, 37.5%, and 0.02 g/cm3, respectively. The Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) results showed that the alkyne, aldehyde, and amide functional groups were dominant in the powdered banana peel surface, and the scanning electron microscope showed the morphology of the adsorbent. Physicochemical characteristics of the raw wastewater revealed that the concentration of Cu (II), Pb (II), COD, BOD5, and Cd (II) were 2.75 mg/L, 2.02 mg/L, 612.16 mg/L, 185.35 mg/L, and 0.01 mg/L, respectively. At pH 5, adsorbent dose of 2g/100 mL, initial copper (II) concentration of 80 mg/L, and contact time of 90 min, the maximum removal efficiency of synthetic wastewater was 96.8% and textile wastewater was 69.0%. The adsorption isotherm fitted well with the Langmuir isotherm model at R2 = 0.99. The kinetics of copper (II) adsorption followed the second-order kinetic model better. Finally, these studies showed that banana peel bio-adsorbent is a potential adsorbent for heavy metal removal from synthetic and textile wastewater.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أصبحت المعادن الثقيلة الموجودة في المياه السطحية ومياه الصرف الصحي مشكلة بيئية خطيرة. أصبحت إزالة المعادن الثقيلة الأولوية الرئيسية للمخاوف البيئية بسبب سميتها. قشور الموز هي نفايات زراعية منخفضة التكلفة يمكن استخدامها لامتزاز المعادن الثقيلة في مياه الصرف الصحي. الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تقييم قشر الموز المجفف الفعال لإزالة النحاس (II) من المحاليل المائية ومياه الصرف الصحي الحقيقية. تم جمع قشور الموز من النفايات المنزلية والأرض للحصول على حجم جسيمات يبلغ 150 ميكرومتر. تحتوي نفايات قشر الموز المسحوق (PBPWA) على محتوى الرطوبة ومحتوى الرماد والمواد المتطايرة والكثافة الظاهرية بنسبة 3.8 ٪ و 3.5 ٪ و 37.5 ٪ و 0.02 جم/سم 3 على التوالي. أظهرت نتائج التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) أن المجموعات الوظيفية للألكاين والألدهيد والأميد كانت مهيمنة على سطح قشر الموز المسحوق، وأظهر المجهر الإلكتروني الماسح مورفولوجيا المادة الممتزة. كشفت الخصائص الفيزيائية الكيميائية لمياه الصرف الصحي الخام أن تركيز النحاس (2)، الرصاص (2)، سمك القد، BOD5، و Cd (2) كان 2.75 ملغم/لتر، 2.02 ملغم/لتر، 612.16 ملغم/لتر، 185.35 ملغم/لتر، و 0.01 ملغم/لتر، على التوالي. عند الرقم الهيدروجيني 5، كانت الجرعة الممتزة 2 جم/100 مل، والتركيز الأولي للنحاس (II) 80 مجم/لتر، ووقت التلامس 90 دقيقة، وكانت أقصى كفاءة لإزالة مياه الصرف الصناعي 96.8 ٪ وكانت مياه الصرف الصحي للنسيج 69.0 ٪. تم تركيب متساوي الحرارة الامتزازي بشكل جيد مع نموذج لانغموير متساوي الحرارة عند R2 = 0.99. اتبعت حركية امتزاز النحاس (II) النموذج الحركي من الدرجة الثانية بشكل أفضل. أخيرًا، أظهرت هذه الدراسات أن المادة الماصة الحيوية لقشر الموز هي مادة ماصة محتملة لإزالة المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصحي الاصطناعية والمنسوجات.

Translated Description (French)

Les métaux lourds présents dans les eaux de surface et les eaux usées deviennent un grave problème environnemental. En raison de sa toxicité, l'élimination des métaux lourds est devenue la principale priorité des préoccupations environnementales. Les peaux de banane sont des déchets agricoles à faible coût qui pourraient être utilisés pour l'adsorption des métaux lourds dans les eaux usées. L'objectif principal de cette étude est d'évaluer la peau de banane en poudre efficace pour l'élimination du cuivre (II) des solutions aqueuses et des eaux usées réelles. Les écorces de banane ont été collectées à partir des déchets ménagers et broyées pour obtenir une granulométrie de 150 µm. L'adsorbant de déchets de peau de banane en poudre (PBPWA) contenait une teneur en humidité, une teneur en cendres, des matières volatiles et une densité apparente de 3,8 %, 3,5 %, 37,5 % et 0,02 g/cm3, respectivement. Les résultats de la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier (IRTF) ont montré que les groupes fonctionnels alcyne, aldéhyde et amide étaient dominants dans la surface de la peau de banane en poudre, et le microscope électronique à balayage a montré la morphologie de l'adsorbant. Les caractéristiques physico-chimiques des eaux usées brutes ont révélé que les concentrations de Cu (II), Pb (II), DCO, DBO5 et Cd (II) étaient de 2,75 mg/L, 2,02 mg/L, 612,16 mg/L, 185,35 mg/L et 0,01 mg/L, respectivement. À pH 5, une dose d'adsorbant de 2 g/100 ml, une concentration initiale de cuivre (II) de 80 mg/L et un temps de contact de 90 min, l'efficacité maximale d'élimination des eaux usées synthétiques était de 96,8 % et les eaux usées textiles de 69,0 %. L'isotherme d'adsorption s'est bien adapté au modèle d'isotherme de Langmuir à R2 = 0,99. La cinétique d'adsorption du cuivre (II) suit mieux le modèle cinétique du second ordre. Enfin, ces études ont montré que le bio-adsorbant de peau de banane est un adsorbant potentiel pour l'élimination des métaux lourds des eaux usées synthétiques et textiles.

Translated Description (Spanish)

Los metales pesados que están presentes en las aguas superficiales y las aguas residuales se están convirtiendo en un grave problema ambiental. Debido a su toxicidad, la eliminación de metales pesados se ha convertido en la principal prioridad para las preocupaciones ambientales. Las cáscaras de plátano son residuos agrícolas de bajo coste que podrían utilizarse para la adsorción de metales pesados en las aguas residuales. El objetivo principal de este estudio es evaluar la cáscara de plátano en polvo efectiva para la eliminación de cobre (II) de soluciones acuosas y aguas residuales reales. Las cáscaras de plátano se recogieron de los residuos domésticos y se molieron para obtener un tamaño de partícula de 150 µm. El adsorbente de desechos de cáscara de plátano en polvo (PBPWA) contenía contenido de humedad, contenido de cenizas, materia volátil y densidad aparente de 3.8%, 3.5%, 37.5% y 0.02 g/cm3, respectivamente. Los resultados de la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) mostraron que los grupos funcionales alquino, aldehído y amida eran dominantes en la superficie de la cáscara de plátano en polvo, y el microscopio electrónico de barrido mostró la morfología del adsorbente. Las características fisicoquímicas de las aguas residuales crudas revelaron que la concentración de Cu (II), Pb (II), DQO, DBO5 y Cd (II) fue de 2.75 mg/L, 2.02 mg/L, 612.16 mg/L, 185.35 mg/L y 0.01 mg/L, respectivamente. A pH 5, dosis de adsorbente de 2g/100 mL, concentración inicial de cobre (II) de 80 mg/L y tiempo de contacto de 90 min, la eficiencia máxima de eliminación de aguas residuales sintéticas fue del 96.8% y las aguas residuales textiles del 69.0%. La isoterma de adsorción se ajustó bien con el modelo de isoterma de Langmuir a R2 = 0,99. La cinética de la adsorción de cobre (II) siguió mejor el modelo cinético de segundo orden. Finalmente, estos estudios mostraron que el bioadsorbente de la cáscara de plátano es un adsorbente potencial para la eliminación de metales pesados de las aguas residuales sintéticas y textiles.

Files

2012069.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f21aca894fdbfeb36d21269591484378
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
متساوي الحرارة والدراسات الحركية لإزالة النحاس من مياه الصرف الصحي للنسيج والمحلول المائي باستخدام نفايات قشر الموز المسحوق كممتز في أنظمة امتزاز الدفعات
Translated title (French)
Études isothermes et cinétiques de l'élimination du cuivre des eaux usées textiles et des solutions aqueuses à l'aide de déchets de peau de banane en poudre comme adsorbant dans les systèmes d'adsorption par lots
Translated title (Spanish)
Isotermas y estudios cinéticos de la eliminación de cobre de aguas residuales textiles y solución acuosa utilizando residuos de cáscara de plátano en polvo como adsorbente en sistemas de adsorción por lotes

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4378574880
DOI
10.1155/2023/2012069

Is supplement to
https://openalex.org/W4389752700 (Other)
https://openalex.org/W3188793742 (Other)
https://openalex.org/W2980084862 (Other)
https://openalex.org/W2810561398 (Other)
https://openalex.org/W2736263164 (Other)
https://openalex.org/W2331082529 (Other)
https://openalex.org/W2169677019 (Other)
https://openalex.org/W2069270041 (Other)
https://openalex.org/W2064441616 (Other)
https://openalex.org/W1529813175 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W1970402405
  • https://openalex.org/W1978084773
  • https://openalex.org/W2005853579
  • https://openalex.org/W2024032270
  • https://openalex.org/W2026620027
  • https://openalex.org/W2049558988
  • https://openalex.org/W2061038201
  • https://openalex.org/W2075066011
  • https://openalex.org/W2084057198
  • https://openalex.org/W2088404174
  • https://openalex.org/W2101248971
  • https://openalex.org/W2127616501
  • https://openalex.org/W2144894403
  • https://openalex.org/W2152857632
  • https://openalex.org/W2167431819
  • https://openalex.org/W2304698603
  • https://openalex.org/W2321570802
  • https://openalex.org/W2622377838
  • https://openalex.org/W2739753565
  • https://openalex.org/W2769558232
  • https://openalex.org/W2800083052
  • https://openalex.org/W2901997077
  • https://openalex.org/W2920207988
  • https://openalex.org/W2953700951
  • https://openalex.org/W3003249669
  • https://openalex.org/W3010573062
  • https://openalex.org/W3017010504
  • https://openalex.org/W3041317576
  • https://openalex.org/W3087128188
  • https://openalex.org/W3108365802
  • https://openalex.org/W3134726063
  • https://openalex.org/W3158851192
  • https://openalex.org/W3159088921
  • https://openalex.org/W3165250043
  • https://openalex.org/W3192933368
  • https://openalex.org/W3216039563
  • https://openalex.org/W4210603808
  • https://openalex.org/W4238729507