Published March 9, 2022 | Version v1
Publication Open

Experimental Design Analysis of Murexide Dye Removal by Carbon Produced from Waste Biomass Material

Creators

  • 1. University of Gafsa
  • 2. Hokkaido University
  • 3. Osmaniye Korkut Ata University
  • 4. University of Ha'il
  • 5. University of Sfax

Description

The aim of this work is to investigate the adsorption of an anionic dye, the Murexide (MX) present in aqueous solution, on activated carbon, derived from prickly pear seed cake biomass after bio-oil extraction. The obtained adsorbent used was characterized by Bohem titration, pH of point of zero charge (pHPZC), FTIR spectroscopy, Brunauer–Emmett–Teller surface area (SBET), and scanning electron microscopy (SEM). The different experimental parameters of the adsorption process, such as temperature, contact time, initial dye concentration, and adsorbent dose, were studied. For the optimization of the process, the effects of these parameters were investigated using the full factorial experimental design methodology. Design Expert 11.1.2.0 Trial software was used for generating the statistical experimental design and analysing the observed data. Langmuir and Freundlich's adsorption models were employed to provide a description of the equilibrium isotherm. The adsorption process was found to obey Langmuir, which indicates that the Murexide had formed a monolayer onto activated carbon. Furthermore, according to the regression coefficients, it was observed that the kinetic adsorption data can fit better by the pseudo-second-order model compared to the first-order Lagergren's model. The thermodynamic studies indicated that the adsorption of Murexide occurs in a spontaneous and exothermic process. The regeneration process of the exhausted adsorbent was studied to assess the economic and operational feasibility. According to the obtained findings, it is proposed that the activated carbon prepared from prickly pear seed cake retains a high potential for Murexide removal and is suitable for repetitive usage.

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

Translated Description (Arabic)

الهدف من هذا العمل هو التحقيق في امتزاز صبغة أنيونية، الموركسيد (MX) الموجود في المحلول المائي، على الكربون المنشط، المشتق من الكتلة الحيوية لكعكة بذور الكمثرى الشائكة بعد استخراج الزيت الحيوي. تميزت المادة الممتزة المستخدمة التي تم الحصول عليها بمعايرة بوهيم، ودرجة الحموضة في نقطة الشحنة الصفرية (PHPZC)، والتحليل الطيفي FTIR، ومنطقة سطح بروناور- إيميت- تيلر (SBET)، والفحص المجهري الإلكتروني (SEM). تمت دراسة المعلمات التجريبية المختلفة لعملية الامتزاز، مثل درجة الحرارة ووقت التلامس وتركيز الصبغة الأولي وجرعة الامتزاز. ولتحسين العملية، تم التحقيق في آثار هذه المعلمات باستخدام منهجية التصميم التجريبي العاملي الكاملة. خبير التصميم 11.1.2.0 تم استخدام برنامج تجريبي لإنشاء التصميم التجريبي الإحصائي وتحليل البيانات المرصودة. تم استخدام نماذج امتزاز لانغموير وفروندليتش لتقديم وصف للتوازن متساوي الحرارة. تم العثور على عملية الامتزاز لإطاعة لانغموير، مما يشير إلى أن الموركسيد قد شكل طبقة أحادية على الكربون المنشط. علاوة على ذلك، وفقًا لمعاملات الانحدار، لوحظ أن بيانات الامتزاز الحركي يمكن أن تتناسب بشكل أفضل مع نموذج الترتيب الثاني الزائف مقارنة بنموذج Lagergren من الدرجة الأولى. أشارت الدراسات الديناميكية الحرارية إلى أن امتزاز الموركسيد يحدث في عملية تلقائية وطاردة للحرارة. تمت دراسة عملية تجديد المادة الممتزة المستنفدة لتقييم الجدوى الاقتصادية والتشغيلية. وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها، يُقترح أن الكربون المنشط المحضر من كعكة بذور الكمثرى الشائكة يحتفظ بإمكانية عالية لإزالة الموركسيد ومناسب للاستخدام المتكرر.

Translated Description (French)

L'objectif de ce travail est d'étudier l'adsorption d'un colorant anionique, le Murexide (MX) présent en solution aqueuse, sur charbon actif, issu de la biomasse de tourteaux de figues de Barbarie après extraction de bio-huile. L'adsorbant obtenu utilisé a été caractérisé par titrage de Bohem, pH du point de charge zéro (pHPZC), spectroscopie IRTF, surface de Brunauer–Emmett–Teller (SBET) et microscopie électronique à balayage (MEB). Les différents paramètres expérimentaux du processus d'adsorption, tels que la température, le temps de contact, la concentration initiale de colorant et la dose d'adsorbant, ont été étudiés. Pour l'optimisation du processus, les effets de ces paramètres ont été étudiés en utilisant la méthodologie de conception expérimentale factorielle complète. Le logiciel d'essai Design Expert 11.1.2.0 a été utilisé pour générer le plan expérimental statistique et analyser les données observées. Les modèles d'adsorption de Langmuir et Freundlich ont été utilisés pour fournir une description de l'isotherme d'équilibre. Le processus d'adsorption s'est avéré obéir à Langmuir, ce qui indique que le Murexide avait formé une monocouche sur le charbon actif. En outre, selon les coefficients de régression, il a été observé que les données d'adsorption cinétique peuvent mieux s'adapter par le modèle de pseudo-seconde ordre par rapport au modèle de Lagergren de premier ordre. Les études thermodynamiques ont indiqué que l'adsorption du Murexide se produit dans un processus spontané et exothermique. Le processus de régénération de l'adsorbant épuisé a été étudié pour évaluer la faisabilité économique et opérationnelle. Selon les résultats obtenus, il est proposé que le charbon actif préparé à partir du gâteau de graines de figue de Barbarie conserve un potentiel élevé d'élimination du Murexide et convient à un usage répétitif.

Translated Description (Spanish)

El objetivo de este trabajo es investigar la adsorción de un colorante aniónico, el Murexide (MX) presente en solución acuosa, sobre carbón activado, derivado de la biomasa de torta de semillas de tuna después de la extracción de bioaceite. El adsorbente obtenido utilizado se caracterizó por titulación de Bohem, pH del punto de carga cero (pHPZC), espectroscopía FTIR, área de superficie de Brunauer–Emmett–Teller (SBET) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Se estudiaron los diferentes parámetros experimentales del proceso de adsorción, como la temperatura, el tiempo de contacto, la concentración inicial de colorante y la dosis de adsorbente. Para la optimización del proceso, se investigaron los efectos de estos parámetros utilizando la metodología de diseño experimental factorial completo. Design Expert 11.1.2.0 Se utilizó el software de prueba para generar el diseño experimental estadístico y analizar los datos observados. Se emplearon los modelos de adsorción de Langmuir y Freundlich para proporcionar una descripción de la isoterma de equilibrio. Se encontró que el proceso de adsorción obedecía a Langmuir, lo que indica que el Murexide había formado una monocapa sobre carbón activado. Además, de acuerdo con los coeficientes de regresión, se observó que los datos de adsorción cinética pueden ajustarse mejor mediante el modelo de pseudo-segundo orden en comparación con el modelo de Lagergren de primer orden. Los estudios termodinámicos indicaron que la adsorción de Murexide ocurre en un proceso espontáneo y exotérmico. Se estudió el proceso de regeneración del adsorbente agotado para evaluar la viabilidad económica y operativa. De acuerdo con los hallazgos obtenidos, se propone que el carbón activado preparado a partir de la torta de semillas de tuna retiene un alto potencial para la eliminación de Murexide y es adecuado para el uso repetitivo.

Files

9735071.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:a9035cdd73e996250eb6af8e8588a766
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل التصميم التجريبي لإزالة صبغة الموركسيد بواسطة الكربون الناتج عن نفايات مواد الكتلة الحيوية
Translated title (French)
Analyse de conception expérimentale de l'élimination des colorants au murexide par le carbone produit à partir de déchets de biomasse
Translated title (Spanish)
Análisis de Diseño Experimental de Eliminación de Colorante de Murexido por Carbono Producido a partir de Material de Residuos de Biomasa

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220824423
DOI
10.1155/2022/9735071

Is supplement to
https://openalex.org/W811598530 (Other)
https://openalex.org/W4297784416 (Other)
https://openalex.org/W4230472231 (Other)
https://openalex.org/W4230378348 (Other)
https://openalex.org/W2945855118 (Other)
https://openalex.org/W2086594805 (Other)
https://openalex.org/W1998748191 (Other)
https://openalex.org/W1967114272 (Other)
https://openalex.org/W1590352712 (Other)
https://openalex.org/W1558250505 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1573932549
  • https://openalex.org/W1966556111
  • https://openalex.org/W1966719800
  • https://openalex.org/W1969151419
  • https://openalex.org/W1969477623
  • https://openalex.org/W1973881332
  • https://openalex.org/W1976157203
  • https://openalex.org/W1977475394
  • https://openalex.org/W1980368232
  • https://openalex.org/W1981652145
  • https://openalex.org/W1987352977
  • https://openalex.org/W1994592441
  • https://openalex.org/W1995720177
  • https://openalex.org/W2006987775
  • https://openalex.org/W2010319255
  • https://openalex.org/W2018447947
  • https://openalex.org/W2029924211
  • https://openalex.org/W2032785536
  • https://openalex.org/W2033623737
  • https://openalex.org/W2035426711
  • https://openalex.org/W2046117494
  • https://openalex.org/W2058204697
  • https://openalex.org/W2060499620
  • https://openalex.org/W2069862357
  • https://openalex.org/W2071199793
  • https://openalex.org/W2072103451
  • https://openalex.org/W2087461170
  • https://openalex.org/W2094706797
  • https://openalex.org/W2146133584
  • https://openalex.org/W2269377215
  • https://openalex.org/W2341690451
  • https://openalex.org/W2593011385
  • https://openalex.org/W2604345899
  • https://openalex.org/W2610648760
  • https://openalex.org/W2790682378
  • https://openalex.org/W2810372077
  • https://openalex.org/W2884650496
  • https://openalex.org/W2901564530
  • https://openalex.org/W2904668730
  • https://openalex.org/W2948379408
  • https://openalex.org/W3004876098
  • https://openalex.org/W3004970538
  • https://openalex.org/W3006590843
  • https://openalex.org/W3014963733
  • https://openalex.org/W3040268189
  • https://openalex.org/W3046529614
  • https://openalex.org/W3084846304
  • https://openalex.org/W3088262016
  • https://openalex.org/W3089323558
  • https://openalex.org/W3116185971
  • https://openalex.org/W3135023207
  • https://openalex.org/W3138301514
  • https://openalex.org/W3147167705
  • https://openalex.org/W3148611291
  • https://openalex.org/W3154309248
  • https://openalex.org/W3168083838
  • https://openalex.org/W3195097396