Published April 12, 2023 | Version v1
Publication Open

Synthesis and Characterization of Graphene Oxide (GO) Obtained by Modified Hummer's Method: Application to the Removal of Cadmium ions from Wastewater

Creators

  • 1. Université de Saida Dr.Moulay Tahar
  • 2. University of Blida
  • 3. Normandie Université
  • 4. Centre National de la Recherche Scientifique

Description

Abstract Through its outstanding mechanical, electrical, and chemical properties, graphene oxide has been regarded as a significant material since its discovery. This paper explains how to make graphene oxide (GO) using the Modified Hummer's method from pure graphite powder, which is the most prevalent approach. Multiple methods are been used to validate the physicochemical qualities and examine the morphological and structural aspects of the nano-composite sample, including Brunauer Emmett Teller, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, and the scanning electron microscope (SEM). The objective of this study is to describe results from GO-based cadmium removal in aqueous solutions, followed by UV/VIS spectroscopy with xylenol orange indicator and a buffer solution pH=5, 8. Various parameters (contact time , pH, amount of support, initial concentration, temperature, ionic strength, pHpzc) were investigated in detail and the maximum adsorption capacity of the metal ion adsorbed by graphene oxide is 125 mg.g -1 .The Langmuir adsorption isotherm (R 2 ≈0, 93) is found to suit the data better than the Freundlich and Temkin isotherms. Additionally, the kinetics of sorption are investigated using pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Elovich models; the pseudo second order has been found to be the most suited to reflect the kinetic model (R 2 ≈0, 99), and the thermodynamic parameters (ΔG°, ΔH° and ΔS°) are examined. The adsorption process is spontaneous and exothermic in character, as well as physical. Desorption characteristics and reusability of the produced material, on the other hand, are put to the test in five adsorption-desorption cycles.

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

Translated Description (Arabic)

الخلاصة من خلال خصائصه الميكانيكية والكهربائية والكيميائية المتميزة، يعتبر أكسيد الجرافين مادة مهمة منذ اكتشافه. تشرح هذه الورقة كيفية صنع أكسيد الجرافين (GO) باستخدام طريقة هامر المعدلة من مسحوق الجرافيت النقي، وهو النهج الأكثر انتشارًا. يتم استخدام طرق متعددة للتحقق من الصفات الفيزيائية والكيميائية وفحص الجوانب المورفولوجية والهيكلية لعينة النانو المركبة، بما في ذلك برونور إيميت تيلر، وتحويل فورييه لمطياف الأشعة تحت الحمراء، وانحراف الأشعة السينية، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM). الهدف من هذه الدراسة هو وصف نتائج إزالة الكادميوم القائمة على GO في المحاليل المائية، تليها مطيافية الأشعة فوق البنفسجية/VIS مع مؤشر برتقالي الزيلينول ومحلول عازل pH=5، 8. تم فحص المعلمات المختلفة (وقت التلامس، الرقم الهيدروجيني، كمية الدعم، التركيز الأولي، درجة الحرارة، القوة الأيونية، الرقم الهيدروجيني) بالتفصيل وقدرة الامتزاز القصوى لأيون المعدن الممتز بواسطة أكسيد الجرافين هي 125 ملغ. ز-1. تم العثور على متساوي حرارة امتزاز Langmuir (R 2 ≈0، 93) لتناسب البيانات بشكل أفضل من متساوي حرارة Freundlich و Temkin. بالإضافة إلى ذلك، يتم فحص حركية الامتزاز باستخدام نماذج من الدرجة الأولى الزائفة، والرتبة الثانية الزائفة، ونماذج إلوفيتش ؛ تم العثور على أن الترتيب الثاني الزائف هو الأنسب لعكس النموذج الحركي (R 2 ≈0، 99)، ويتم فحص المعلمات الديناميكية الحرارية (ΔG° و ΔH ° و ΔS°). عملية الامتزاز تلقائية وطاردة للحرارة، وكذلك جسدية. من ناحية أخرى، يتم اختبار خصائص الامتزاز وقابلية إعادة استخدام المادة المنتجة في خمس دورات للامتزاز والامتزاز.

Translated Description (French)

Résumé Grâce à ses propriétés mécaniques, électriques et chimiques exceptionnelles, l'oxyde de graphène est considéré comme un matériau important depuis sa découverte. Cet article explique comment fabriquer de l'oxyde de graphène (GO) en utilisant la méthode de Hummer Modifié à partir de poudre de graphite pur, qui est l'approche la plus répandue. Plusieurs méthodes ont été utilisées pour valider les qualités physico-chimiques et examiner les aspects morphologiques et structurels de l'échantillon nano-composite, notamment Brunauer Emmett Teller, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, la diffraction des rayons X et le microscope électronique à balayage (MEB). L'objectif de cette étude est de décrire les résultats de l'élimination du cadmium à base de GO dans des solutions aqueuses, suivie d'une spectroscopie UV/vis avec indicateur orange xylénol et une solution tampon pH=5, 8. Divers paramètres (temps de contact, pH, quantité de support, concentration initiale, température, force ionique, pHpzc) ont été étudiés en détail et la capacité d'adsorption maximale de l'ion métallique adsorbé par l'oxyde de graphène est de 125 mg.g -1. L'isotherme d'adsorption de Langmuir (R 2 ≈0, 93) convient mieux aux données que les isothermes de Freundlich et Temkin. De plus, la cinétique de sorption est étudiée à l'aide de modèles de pseudo premier ordre, de pseudo deuxième ordre et d'Elovich ; le pseudo deuxième ordre s'est avéré le plus approprié pour refléter le modèle cinétique (R 2 ≈0, 99), et les paramètres thermodynamiques (ΔG°, ΔH° et ΔS°) sont examinés. Le processus d'adsorption est de nature spontanée et exothermique, ainsi que physique. Les caractéristiques de désorption et la réutilisabilité du matériau produit, en revanche, sont mises à l'épreuve en cinq cycles d'adsorption-désorption.

Translated Description (Spanish)

Resumen A través de sus excepcionales propiedades mecánicas, eléctricas y químicas, el óxido de grafeno ha sido considerado como un material significativo desde su descubrimiento. Este documento explica cómo hacer óxido de grafeno (GO) utilizando el método de Hummer modificado a partir de polvo de grafito puro, que es el enfoque más frecuente. Se han utilizado múltiples métodos para validar las cualidades fisicoquímicas y examinar los aspectos morfológicos y estructurales de la muestra de nanocompuesto, incluyendo Brunauer Emmett Teller, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, difracción de rayos X y el microscopio electrónico de barrido (SEM). El objetivo de este estudio es describir los resultados de la eliminación de cadmio a base de GO en soluciones acuosas, seguida de espectroscopía UV/VIS con indicador de naranja de xilenol y una solución amortiguadora pH=5, 8. Se investigaron en detalle varios parámetros (tiempo de contacto, pH, cantidad de soporte, concentración inicial, temperatura, fuerza iónica, pHpzc) y la capacidad de adsorción máxima del ion metálico adsorbido por el óxido de grafeno es 125 mg.g -1. Se encuentra que la isoterma de adsorción de Langmuir (R 2 ≈0, 93) se adapta a los datos mejor que las isotermas de Freundlich y Temkin. Además, la cinética de sorción se investiga utilizando modelos de pseudo-primer orden, pseudo-segundo orden y Elovich; se ha encontrado que el pseudo-segundo orden es el más adecuado para reflejar el modelo cinético (R 2 ≈0, 99), y se examinan los parámetros termodinámicos (ΔG°, ΔH ° y ΔS°). El proceso de adsorción es de carácter espontáneo y exotérmico, así como físico. Las características de desorción y reutilización del material producido, por otro lado, se ponen a prueba en cinco ciclos de adsorción-desorción.

Files

latest.pdf.pdf

Files (364.4 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
md5:4ec351d74f7370c922bf9b5cea4dfe43
364.4 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تركيب وتوصيف أكسيد الجرافين (GO) الذي تم الحصول عليه بطريقة هامر المعدلة: تطبيق لإزالة أيونات الكادميوم من مياه الصرف الصحي
Translated title (French)
Synthèse et caractérisation de l'oxyde de graphène (GO) obtenu par la méthode de Hummer modifiée : application à l'élimination des ions cadmium des eaux usées
Translated title (Spanish)
Síntesis y caracterización del óxido de grafeno (GO) obtenido por el método de Hummer modificado: aplicación a la eliminación de iones de cadmio de las aguas residuales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4365138406
DOI
10.21203/rs.3.rs-2796178/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W2796233903 (Other)
https://openalex.org/W2119722865 (Other)
https://openalex.org/W2105505569 (Other)
https://openalex.org/W2097057588 (Other)
https://openalex.org/W2082129732 (Other)
https://openalex.org/W2081467025 (Other)
https://openalex.org/W2057840015 (Other)
https://openalex.org/W2032361985 (Other)
https://openalex.org/W2004873819 (Other)
https://openalex.org/W1969539204 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Algeria

References

  • https://openalex.org/W1775725019
  • https://openalex.org/W1970242635
  • https://openalex.org/W1976044908
  • https://openalex.org/W1977940099
  • https://openalex.org/W1993612803
  • https://openalex.org/W1997501722
  • https://openalex.org/W1998806318
  • https://openalex.org/W2006101526
  • https://openalex.org/W2014109713
  • https://openalex.org/W2022132167
  • https://openalex.org/W2036523949
  • https://openalex.org/W2043422701
  • https://openalex.org/W2049797816
  • https://openalex.org/W2059542154
  • https://openalex.org/W2071254336
  • https://openalex.org/W2072777528
  • https://openalex.org/W2078335449
  • https://openalex.org/W2087700320
  • https://openalex.org/W2088862124
  • https://openalex.org/W2093056358
  • https://openalex.org/W2094938744
  • https://openalex.org/W2113536011
  • https://openalex.org/W2127616501
  • https://openalex.org/W2140746165
  • https://openalex.org/W2143438291
  • https://openalex.org/W2145091626
  • https://openalex.org/W2159322097
  • https://openalex.org/W2183186634
  • https://openalex.org/W2212997086
  • https://openalex.org/W2261771820
  • https://openalex.org/W2269285321
  • https://openalex.org/W2293657740
  • https://openalex.org/W2312646350
  • https://openalex.org/W2314104404
  • https://openalex.org/W2335447314
  • https://openalex.org/W2520676852
  • https://openalex.org/W2571106995
  • https://openalex.org/W2611393006
  • https://openalex.org/W2733982644
  • https://openalex.org/W2793427349
  • https://openalex.org/W2804861818
  • https://openalex.org/W2946222915
  • https://openalex.org/W2998065668
  • https://openalex.org/W3036275635
  • https://openalex.org/W3091853837
  • https://openalex.org/W3205798652
  • https://openalex.org/W3207191716
  • https://openalex.org/W4233194460
  • https://openalex.org/W816703223