Published July 6, 2020 | Version v1
Publication Open

Chemical modification of lignin derived from spent coffee grounds for methylene blue adsorption

Creators

  • 1. University of Gafsa
  • 2. University of Sfax

Description

Abstract In this work, spent coffee grounds (SCG) were treated using sulfuric acid hydrolysis in order to isolate the sulfuric acid lignin (SAL). The reactivity of SAL was improved through phenolation and acetylation. Spectroscopic analysis showed that the isolated lignin is composed of GHS type and it was characterized by a high amount of (C–C) and β-O-4 bonds. The thermal analysis showed that the phenolated sulfuric acid lignin (Ph-SAL) present higher thermal stability compared to SAL and acetylated sulfuric acid lignin. In addition, the phenolic hydroxyl group content increases from 2.99 to 9.49 mmol/g after phenolation. Moreover, a methylene blue (MB) adsorption test was established in order to find out the sorption capacity of different samples. The study showed that the adsorbed amount of dye increase after the chemical modification of SAL, especially after phenolation. The removal efficiency was enhanced after modification to reach 99.62% for Ph-SAL. The evaluation of the adsorption experimental data with the theoretical models of Langmuir and Freundlich showed that the best fitting was expressed by the Langmuir model for all samples. Finally, this study showed that lignin isolated from SCG can be simply and easily chemical modified and exhibits excellent adsorption ability towards cationic dyes (MB) in aqueous solutions. As a renewable, low-cost, and natural biomass material, lignin from SCG shows a promising practical and economical application of biomass in the field of wastewater purification.

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

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في هذا العمل، عولجت أسباب القهوة المستهلكة (SCG) باستخدام التحلل المائي لحمض الكبريتيك من أجل عزل اللجنين حامض الكبريتيك (SAL). تم تحسين تفاعل SAL من خلال المعالجة بالفينول والأسيتلة. أظهر التحليل الطيفي أن اللجنين المعزول يتكون من نوع النظام المنسق عالمياً ويتميز بكمية عالية من روابط (C - C) و β - O -4. أظهر التحليل الحراري أن ليجنين حمض الكبريتيك المعالج بالفينولات (Ph - SAL) يوفر ثباتًا حراريًا أعلى مقارنةً بالملح ولجنين حمض الكبريتيك المعالج بالأسيتيل. بالإضافة إلى ذلك، يزيد محتوى مجموعة هيدروكسيل الفينول من 2.99 إلى 9.49 مليمول/جم بعد المعالجة بالفينول. علاوة على ذلك، تم إنشاء اختبار امتزاز أزرق الميثيلين (MB) من أجل معرفة قدرة الامتصاص للعينات المختلفة. أظهرت الدراسة أن كمية الصبغة الممتزة تزداد بعد التعديل الكيميائي للملح، خاصة بعد المعالجة بالفينول. تم تعزيز كفاءة الإزالة بعد التعديل لتصل إلى 99.62 ٪ لـ Ph - SAL. أظهر تقييم البيانات التجريبية للامتزاز مع النماذج النظرية لانغموير وفروندليتش أن أفضل ملاءمة تم التعبير عنها من خلال نموذج لانغموير لجميع العينات. أخيرًا، أظهرت هذه الدراسة أن اللجنين المعزول من SCG يمكن تعديله كيميائيًا ببساطة وسهولة ويظهر قدرة امتزاز ممتازة تجاه الأصباغ الموجبة (MB) في المحاليل المائية. كمواد متجددة ومنخفضة التكلفة وطبيعية للكتلة الحيوية، يُظهر اللجنين من SCG تطبيقًا عمليًا واقتصاديًا واعدًا للكتلة الحيوية في مجال تنقية مياه الصرف الصحي.

Translated Description (French)

Résumé Dans ce travail, le marc de café épuisé (SCG) a été traité par hydrolyse de l'acide sulfurique afin d'isoler la lignine de l'acide sulfurique (SAL). La réactivité du SAL a été améliorée par phénolation et acétylation. L'analyse spectroscopique a montré que la lignine isolée est composée de type GHS et qu'elle était caractérisée par une quantité élevée de liaisons (C–C) et β-O-4. L'analyse thermique a montré que la lignine d'acide sulfurique phénolé (Ph-SAL) présente une stabilité thermique plus élevée par rapport au SAL et à la lignine d'acide sulfurique acétylé. De plus, la teneur en groupe hydroxyle phénolique augmente de 2,99 à 9,49 mmol/g après phénolation. De plus, un test d'adsorption au bleu de méthylène (MB) a été mis en place afin de connaître la capacité de sorption des différents échantillons. L'étude a montré que la quantité adsorbée de colorant augmente après la modification chimique du SAL, en particulier après la phénolation. L'efficacité d'élimination a été améliorée après modification pour atteindre 99,62% pour Ph-SAL. L'évaluation des données expérimentales d'adsorption avec les modèles théoriques de Langmuir et Freundlich a montré que le meilleur ajustement était exprimé par le modèle de Langmuir pour tous les échantillons. Enfin, cette étude a montré que la lignine isolée à partir de SCG peut être simplement et facilement modifiée chimiquement et présente une excellente capacité d'adsorption vers les colorants cationiques (MB) en solutions aqueuses. En tant que matériau de biomasse renouvelable, à faible coût et naturel, la lignine de SCG montre une application pratique et économique prometteuse de la biomasse dans le domaine de la purification des eaux usées.

Translated Description (Spanish)

Resumen En este trabajo, los posos de café usados (SCG) se trataron utilizando hidrólisis de ácido sulfúrico para aislar la lignina de ácido sulfúrico (SAL). La reactividad de SAL se mejoró a través de la fenolación y la acetilación. El análisis espectroscópico mostró que la lignina aislada está compuesta de tipo GHS y se caracterizó por una alta cantidad de enlaces (C–C) y β-O-4. El análisis térmico mostró que la lignina de ácido sulfúrico fenolado (Ph-SAL) presenta una mayor estabilidad térmica en comparación con la SAL y la lignina de ácido sulfúrico acetilado. Además, el contenido de grupos hidroxilo fenólicos aumenta de 2,99 a 9,49 mmol/g después de la fenolación. Además, se estableció una prueba de adsorción de azul de metileno (MB) para conocer la capacidad de sorción de diferentes muestras. El estudio mostró que la cantidad adsorbida de colorante aumenta después de la modificación química del SAL, especialmente después de la fenolación. La eficiencia de eliminación se mejoró después de la modificación para alcanzar el 99.62% para Ph-SAL. La evaluación de los datos experimentales de adsorción con los modelos teóricos de Langmuir y Freundlich mostró que el mejor ajuste fue expresado por el modelo de Langmuir para todas las muestras. Finalmente, este estudio mostró que la lignina aislada de SCG puede modificarse química y fácilmente y exhibe una excelente capacidad de adsorción hacia los colorantes catiónicos (MB) en soluciones acuosas. Como material de biomasa renovable, de bajo costo y natural, la lignina de SCG muestra una aplicación práctica y económica prometedora de la biomasa en el campo de la purificación de aguas residuales.

Files

s41598-020-68047-6.pdf.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ 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
md5:28492a3afc9d133b99a1474f76500e5c
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التعديل الكيميائي لليجنين المشتق من القهوة المستهلكة لامتزاز الميثيلين الأزرق
Translated title (French)
Modification chimique de la lignine dérivée du marc de café usé pour l'adsorption du bleu de méthylène
Translated title (Spanish)
Modificación química de la lignina derivada de granos de café usados para la adsorción de azul de metileno

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3040268189
DOI
10.1038/s41598-020-68047-6

Is supplement to
https://openalex.org/W4205254389 (Other)
https://openalex.org/W2892756317 (Other)
https://openalex.org/W2612011445 (Other)
https://openalex.org/W2611487160 (Other)
https://openalex.org/W2597241550 (Other)
https://openalex.org/W2382972388 (Other)
https://openalex.org/W2187425720 (Other)
https://openalex.org/W2122128502 (Other)
https://openalex.org/W2032614544 (Other)
https://openalex.org/W1980422445 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1458596052
  • https://openalex.org/W1480370590
  • https://openalex.org/W1966556111
  • https://openalex.org/W1977002322
  • https://openalex.org/W1978098522
  • https://openalex.org/W1984521652
  • https://openalex.org/W1987172256
  • https://openalex.org/W1988192369
  • https://openalex.org/W1992469412
  • https://openalex.org/W2015646717
  • https://openalex.org/W2022694500
  • https://openalex.org/W2023475165
  • https://openalex.org/W2024402065
  • https://openalex.org/W2027542544
  • https://openalex.org/W2028299221
  • https://openalex.org/W2038126837
  • https://openalex.org/W2042634335
  • https://openalex.org/W2044969119
  • https://openalex.org/W2046715863
  • https://openalex.org/W2054677497
  • https://openalex.org/W2057574023
  • https://openalex.org/W2061586355
  • https://openalex.org/W2063919685
  • https://openalex.org/W2082564222
  • https://openalex.org/W2083038905
  • https://openalex.org/W2085645887
  • https://openalex.org/W2108179924
  • https://openalex.org/W2141442575
  • https://openalex.org/W2149902591
  • https://openalex.org/W2158306148
  • https://openalex.org/W2164019043
  • https://openalex.org/W2167497304
  • https://openalex.org/W2227142402
  • https://openalex.org/W2230648594
  • https://openalex.org/W2298226455
  • https://openalex.org/W2321549371
  • https://openalex.org/W2323361894
  • https://openalex.org/W2342487064
  • https://openalex.org/W2486047657
  • https://openalex.org/W2508604439
  • https://openalex.org/W2517512362
  • https://openalex.org/W2593011385
  • https://openalex.org/W2594567195
  • https://openalex.org/W261993690
  • https://openalex.org/W2621842701
  • https://openalex.org/W2747040345
  • https://openalex.org/W2792417121
  • https://openalex.org/W2807074730
  • https://openalex.org/W2884072861
  • https://openalex.org/W2893735002
  • https://openalex.org/W2895249863
  • https://openalex.org/W2897636437
  • https://openalex.org/W2899360768
  • https://openalex.org/W2900233174
  • https://openalex.org/W2903172692
  • https://openalex.org/W2905815974
  • https://openalex.org/W2920993041
  • https://openalex.org/W2921567841
  • https://openalex.org/W2921962519
  • https://openalex.org/W2922682628
  • https://openalex.org/W2923554403
  • https://openalex.org/W2928391509
  • https://openalex.org/W2944366404
  • https://openalex.org/W2950397328
  • https://openalex.org/W2958266420
  • https://openalex.org/W4245160084