Published April 6, 2024 | Version v1
Publication Open

Nanozinc ferrites @ silica as efficient adsorbent for dye removal from wastewater: synthesis and adsorption studies

Creators

  • 1. Ain Shams University
  • 2. National Research Centre

Description

Abstract The precipitation process was successfully employed to prepare ZnFe 2 O 4 and ZnFe 2 O 4 @SiO 2 nanoparticles. The synthesized nanoadsorbents were characterized employing transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and Brauner-Emmett and Teller (BET) methods. The potential adsorption capacities of the generated nanoparticles were assessed under various conditions, including pH, starting dye concentration, contact time, and temperature. The adsorption efficiency of ZnFe 2 O 4 @SiO 2 nanoparticles (95%) was higher than ZnFe 2 O 4 (93%). The adsorption data were described using Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubinin-Kaganer-Radushkevich (DKR) isotherm models. The methylene blue (MB) removal kinetics by ZnFe 2 O 4 and ZnFe 2 O 4 @Silica nanoparticles were evaluated using linear pseudo-first-order (PFO) and pseudo-second-order (PSO) models. The removal fitted to pseudo-second-order (PSO) models as the correlation coefficient (R 2 ) value was (0.9994). The Boyd model may be used to validate the kinetics data, and it can be deduced that the rate-determining phase was not intra-particle diffusion, but rather the hypothesized adsorption process was endothermic and spontaneous in nature. Based on the findings, ZnFe 2 O 4 @silica is an adsorbent material that may be useful in removing methylene blue from aqueous solutions.

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

Translated Description (Arabic)

الخلاصة تم استخدام عملية هطول الأمطار بنجاح لتحضير جزيئات ZnFe 2 O 4 و ZnFe 2 O 4 @SiO 2 النانوية. تم تمييز المواد الممتزة النانوية المركبة باستخدام طرق المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM)، وانحراف الأشعة السينية (XRD)، و Brauner - Emmett و Teller (BET). تم تقييم قدرات الامتزاز المحتملة للجسيمات النانوية المتولدة في ظل ظروف مختلفة، بما في ذلك درجة الحموضة، وبدء تركيز الصبغة، ووقت التلامس، ودرجة الحرارة. كانت كفاءة الامتزاز لجسيمات ZnFe 2 O 4 @SiO 2 النانوية (95 ٪) أعلى من ZnFe 2 O 4 (93 ٪). تم وصف بيانات الامتزاز باستخدام نماذج Langmuir و Freundlich و Temkin و Dubininin - Kaganer - Radushkevich (DKR) isotherm. تم تقييم حركية إزالة أزرق الميثيلين (MB) بواسطة ZnFe 2 O 4 و ZnFe 2 O 4 @ جسيمات السيليكا النانوية باستخدام نماذج شبه خطية من الدرجة الأولى (PFO) ونماذج شبه ثانية (PSO). بلغت الإزالة التي تم تركيبها على نماذج الترتيب الثاني الزائف (PSO) حيث بلغت قيمة معامل الارتباط (R 2 ) (0.9994). يمكن استخدام نموذج بويد للتحقق من صحة بيانات الحركية، ويمكن استنتاج أن مرحلة تحديد المعدل لم تكن انتشارًا داخل الجسيمات، بل كانت عملية الامتزاز المفترضة ماصة للحرارة وعفوية بطبيعتها. بناءً على النتائج، فإن ZnFe 2 O 4 @silica هي مادة ماصة قد تكون مفيدة في إزالة الميثيلين الأزرق من المحاليل المائية.

Translated Description (French)

Résumé Le processus de précipitation a été utilisé avec succès pour préparer des nanoparticules de ZnFe 2 O 4 et ZnFe 2 O 4 @SiO 2. Les nanoadsorbants synthétisés ont été caractérisés en utilisant la microscopie électronique à transmission (met), la diffraction des rayons X (DRX) et les méthodes Brauner-Emmett et Teller (BET). Les capacités d'adsorption potentielles des nanoparticules générées ont été évaluées dans diverses conditions, notamment le pH, la concentration du colorant de départ, le temps de contact et la température. L'efficacité d'adsorption des nanoparticules de ZnFe 2 O 4 @SiO 2 (95 %) était supérieure à celle de ZnFe 2 O 4 (93 %). Les données d'adsorption ont été décrites à l'aide de modèles isothermes Langmuir, Freundlich, Temkin et Dubinin-Kaganer-Radushkevich (DKR). La cinétique d'élimination du bleu de méthylène (MB) par les nanoparticules de ZnFe 2 O 4 et ZnFe 2 O 4 @Silica a été évaluée à l'aide de modèles linéaires de pseudo premier ordre (PFO) et de pseudo second ordre (PSO). Le retrait ajusté aux modèles de pseudo-seconde-ordre (PSO) en tant que valeur du coefficient de corrélation (R 2 ) était de (0,9994). Le modèle de Boyd peut être utilisé pour valider les données cinétiques, et on peut en déduire que la phase de détermination de la vitesse n'était pas une diffusion intra-particulaire, mais plutôt le processus d'adsorption hypothétique était de nature endothermique et spontanée. Sur la base des résultats, le ZnFe 2 O 4 @silice est un matériau adsorbant qui peut être utile pour éliminer le bleu de méthylène des solutions aqueuses.

Translated Description (Spanish)

Resumen El proceso de precipitación se empleó con éxito para preparar nanopartículas de ZnFe 2 O 4 y ZnFe 2 O 4 @SiO 2. Los nanoadsorbentes sintetizados se caracterizaron empleando métodos de microscopía electrónica de transmisión (TEM), difracción de rayos X (XRD) y Brauner-Emmett y Teller (BET). Las capacidades potenciales de adsorción de las nanopartículas generadas se evaluaron en diversas condiciones, incluido el pH, la concentración inicial de colorante, el tiempo de contacto y la temperatura. La eficiencia de adsorción de las nanopartículas de ZnFe 2 O 4 @SiO 2 (95%) fue mayor que la de ZnFe 2 O 4 (93%). Los datos de adsorción se describieron utilizando modelos isotérmicos de Langmuir, Freundlich, Temkin y Dubinin-Kaganer-Radushkevich (DKR). La cinética de eliminación del azul de metileno (MB) mediante nanopartículas de sílice ZnFe 2 O 4 y ZnFe 2 O 4 @ se evaluó utilizando modelos lineales de pseudo-primer orden (PFO) y pseudo-segundo orden (PSO). La eliminación se ajustó a los modelos de pseudo-segundo orden (PSO) como el valor del coeficiente de correlación (R 2 ) fue (0.9994). El modelo de Boyd se puede utilizar para validar los datos cinéticos, y se puede deducir que la fase determinante de la velocidad no fue la difusión intrapartícula, sino que el proceso de adsorción hipotético fue de naturaleza endotérmica y espontánea. Con base en los hallazgos, la sílice ZnFe 2 O 4 @ es un material adsorbente que puede ser útil para eliminar el azul de metileno de las soluciones acuosas.

Files

s13762-024-05564-1.pdf.pdf

Files (1.7 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
md5:84e982ad61d76cb6bd805f61027ba872
1.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
Nanozinc ferrites @ silica كمادة ماصة فعالة لإزالة الصبغة من مياه الصرف الصحي: دراسات التخليق والامتزاز
Translated title (French)
Nanozinc ferrites @ silice comme adsorbant efficace pour l'élimination des colorants des eaux usées : études de synthèse et d'adsorption
Translated title (Spanish)
Ferritas de nanozinc @ sílice como adsorbente eficiente para la eliminación de colorantes de las aguas residuales: estudios de síntesis y adsorción

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4394013349
DOI
10.1007/s13762-024-05564-1

Is supplement to
https://openalex.org/W4307686465 (Other)
https://openalex.org/W3139224643 (Other)
https://openalex.org/W2411146788 (Other)
https://openalex.org/W2388176333 (Other)
https://openalex.org/W2387581771 (Other)
https://openalex.org/W2384269164 (Other)
https://openalex.org/W2363982564 (Other)
https://openalex.org/W2349867250 (Other)
https://openalex.org/W2347546526 (Other)
https://openalex.org/W1996267637 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1974337633
  • https://openalex.org/W1976039832
  • https://openalex.org/W1979863689
  • https://openalex.org/W2019937360
  • https://openalex.org/W2032305601
  • https://openalex.org/W2033878791
  • https://openalex.org/W2034706071
  • https://openalex.org/W2068540555
  • https://openalex.org/W2086422325
  • https://openalex.org/W2129258242
  • https://openalex.org/W2136983589
  • https://openalex.org/W2177714216
  • https://openalex.org/W2314104404
  • https://openalex.org/W2607307034
  • https://openalex.org/W2736358667
  • https://openalex.org/W2738592361
  • https://openalex.org/W2771644376
  • https://openalex.org/W2775688388
  • https://openalex.org/W2797925874
  • https://openalex.org/W2804392315
  • https://openalex.org/W2805306847
  • https://openalex.org/W2889366062
  • https://openalex.org/W2889691510
  • https://openalex.org/W2901997077
  • https://openalex.org/W2934981901
  • https://openalex.org/W2944635503
  • https://openalex.org/W2967762036
  • https://openalex.org/W2969459623
  • https://openalex.org/W2976064754
  • https://openalex.org/W2980410938
  • https://openalex.org/W2981809545
  • https://openalex.org/W2990179869
  • https://openalex.org/W3005068560
  • https://openalex.org/W3009267696
  • https://openalex.org/W3021525825
  • https://openalex.org/W3083643044
  • https://openalex.org/W3090231289
  • https://openalex.org/W3115083406
  • https://openalex.org/W3123837507
  • https://openalex.org/W3131803846
  • https://openalex.org/W3155113195
  • https://openalex.org/W3168060857
  • https://openalex.org/W3186707538
  • https://openalex.org/W4200001109
  • https://openalex.org/W4200405234
  • https://openalex.org/W4205756699
  • https://openalex.org/W4223431500
  • https://openalex.org/W4223653157
  • https://openalex.org/W4224065166
  • https://openalex.org/W4224939643
  • https://openalex.org/W4297833184
  • https://openalex.org/W4327793720
  • https://openalex.org/W4386826927