Published June 18, 2021 | Version v1
Publication Open

Modelling and optimization of hexavalent chromium removal from aqueous solution by adsorption on low-cost agricultural waste biomass using response surface methodological approach

Creators

  • 1. Tunis El Manar University
  • 2. Tunis University
  • 3. University of Johannesburg
  • 4. University of the Witwatersrand
  • 5. King Saud University
  • 6. University of Electronic Science and Technology of China
  • 7. National University of Malaysia
  • 8. Shoolini University

Description

Abstract In this study, a response surface methodology (RSM) approach using central composite design (CCD) was investigated to develop a mathematical model and to optimize the effects of pH, adsorbent amount and temperature related to the hexavalent chromium removal by biosorption on peanut shells (PSh). The highest removal percentage of 30.28% was found by the predicted model under the optimum conditions (pH of 2.11, 0.73 g of PSh and 37.2 °C) for a 100 mg/L initial Cr(VI) concentration, which was very near to the experimental value (29.92%). The PSh was characterized by SEM, EDX, FTIR, BET, XRD analyses. Moreover, a Langmuir isotherm fitted well (R2 = 0.992) with the experimental data, and the maximum adsorption capacity was discovered to be 2.48 and 3.49 mg/g respectively at 25 and 45 °C. Kinetic data were well foreseen by pseudo second order. Thermodynamic study depicted that biosorption of Cr(VI) onto PSh was spontaneous and endothermic. Regeneration of the PSh using NaOH showed a loss <5% in the Cr(VI) removal efficiency up to three recycle runs. In summary, the Cr(VI) removal onto economic, sensitive and selective biosorbent (PSh) was optimized using CCD to study biosorption behaviors.

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

Translated Description (Arabic)

ملخص في هذه الدراسة، تم التحقيق في نهج منهجية سطح الاستجابة (RSM) باستخدام التصميم المركب المركزي (CCD) لتطوير نموذج رياضي ولتحسين تأثيرات درجة الحموضة وكمية الامتزاز ودرجة الحرارة المتعلقة بإزالة الكروم سداسي التكافؤ عن طريق الامتصاص الحيوي على قشور الفول السوداني (PSh). تم العثور على أعلى نسبة إزالة 30.28 ٪ من قبل النموذج المتوقع في ظل الظروف المثلى (الرقم الهيدروجيني 2.11، 0.73 جم من PSh و 37.2 درجة مئوية) لتركيز أولي 100 مجم/لتر Cr(VI)، والذي كان قريبًا جدًا من القيمة التجريبية (29.92 ٪). تميزت PSH بتحليلات SEM و EDX و FTIR و BET و XRD. علاوة على ذلك، تم تركيب بئر متساوي الحرارة لانغموير (R2 = 0.992) مع البيانات التجريبية، واكتشفت قدرة الامتزاز القصوى لتكون 2.48 و 3.49 مجم/جم على التوالي عند 25 و 45 درجة مئوية. كانت البيانات الحركية متوقعة بشكل جيد من قبل الدرجة الثانية الزائفة. وصفت الدراسة الديناميكية الحرارية أن الامتصاص الحيوي للكروم (السادس) على PSh كان تلقائيًا وماصًا للحرارة. أظهر تجديد PSH باستخدام هيدروكسيد الصوديوم خسارة < 5٪ في كفاءة إزالة Cr(VI) حتى ثلاث عمليات إعادة تدوير. باختصار، تم تحسين إزالة الكروم(السادس) على المواد الماصة الحيوية الاقتصادية والحساسة والانتقائية (PSh) باستخدام CCD لدراسة سلوكيات الامتصاص الحيوي.

Translated Description (French)

Résumé Dans cette étude, une approche de méthodologie de surface de réponse (RSM) utilisant la conception composite centrale (CCD) a été étudiée pour développer un modèle mathématique et optimiser les effets du pH, de la quantité d'adsorbant et de la température liés à l'élimination du chrome hexavalent par biosorption sur les coquilles d'arachide (PSh). Le pourcentage d'élimination le plus élevé de 30,28 % a été trouvé par le modèle prédit dans les conditions optimales (pH de 2,11, 0,73 g de PSh et 37,2 °C) pour une concentration initiale de 100 mg/L de Cr(VI), ce qui était très proche de la valeur expérimentale (29,92 %). Le PSh a été caractérisé par des analyses SEM, EDX, FTIR, BET, XRD. De plus, une isotherme de Langmuir s'est bien adaptée (R2 = 0,992) aux données expérimentales, et la capacité d'adsorption maximale s'est avérée être de 2,48 et 3,49 mg/g respectivement à 25 et 45 °C. Les données cinétiques étaient bien prévues par pseudo deuxième ordre. Une étude thermodynamique a montré que la biosorption du Cr(VI) sur le PSh était spontanée et endothermique. La régénération du PSh à l'aide de NaOH a montré une perte de 5 % dans l'efficacité d'élimination du Cr(VI) jusqu'à trois cycles de recyclage. En résumé, l'élimination du Cr(VI) sur le biosorbant économique, sensible et sélectif (PSh) a été optimisée en utilisant le CCD pour étudier les comportements de biosorption.

Translated Description (Spanish)

Resumen En este estudio, se investigó un enfoque de metodología de superficie de respuesta (RSM) utilizando diseño compuesto central (CCD) para desarrollar un modelo matemático y optimizar los efectos del pH, la cantidad de adsorbente y la temperatura relacionados con la eliminación de cromo hexavalente por biosorción en cáscaras de maní (PSh). El modelo predicho encontró el porcentaje de eliminación más alto de 30.28% en las condiciones óptimas (pH de 2.11, 0.73 g de PSh y 37.2 ° C) para una concentración inicial de Cr(VI) de 100 mg/L, que estaba muy cerca del valor experimental (29.92%). El PSh se caracterizó por análisis SEM, edX, FTIR, BET, XRD. Además, una isoterma de Langmuir se ajustó bien (R2 = 0,992) con los datos experimentales, y se descubrió que la capacidad de adsorción máxima era de 2,48 y 3,49 mg/g, respectivamente, a 25 y 45 °C. Los datos cinéticos estaban bien previstos por pseudo segundo orden. El estudio termodinámico mostró que la biosorción de Cr(VI) en PSh fue espontánea y endotérmica. La regeneración de la PSh usando NaOH mostró una pérdida de <5% en la eficiencia de eliminación de Cr(VI) hasta tres ciclos de reciclaje. En resumen, la eliminación de Cr(VI) en biosorbente económico, sensible y selectivo (PSh) se optimizó utilizando CCD para estudiar los comportamientos de biosorción.

Files

wst084030552.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ 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:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نمذجة وتحسين إزالة الكروم سداسي التكافؤ من المحلول المائي عن طريق الامتزاز على الكتلة الحيوية للنفايات الزراعية منخفضة التكلفة باستخدام النهج المنهجي لسطح الاستجابة
Translated title (French)
Modélisation et optimisation de l'élimination du chrome hexavalent de la solution aqueuse par adsorption sur biomasse de déchets agricoles à faible coût en utilisant une approche méthodologique de surface de réponse
Translated title (Spanish)
Modelado y optimización de la eliminación de cromo hexavalente de la solución acuosa por adsorción en biomasa de residuos agrícolas de bajo costo utilizando un enfoque metodológico de superficie de respuesta

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3177432920
DOI
10.2166/wst.2021.233

Is supplement to
https://openalex.org/W83100926 (Other)
https://openalex.org/W4366824742 (Other)
https://openalex.org/W4360591914 (Other)
https://openalex.org/W4323655383 (Other)
https://openalex.org/W3003534243 (Other)
https://openalex.org/W2807008296 (Other)
https://openalex.org/W2791204252 (Other)
https://openalex.org/W2603681779 (Other)
https://openalex.org/W2314509033 (Other)
https://openalex.org/W2122268835 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1971941872
  • https://openalex.org/W1980556275
  • https://openalex.org/W1982608225
  • https://openalex.org/W1984533333
  • https://openalex.org/W1985239086
  • https://openalex.org/W1989063279
  • https://openalex.org/W2029846133
  • https://openalex.org/W2030460691
  • https://openalex.org/W2030751935
  • https://openalex.org/W2032930965
  • https://openalex.org/W2034443851
  • https://openalex.org/W2043113975
  • https://openalex.org/W2044615388
  • https://openalex.org/W2045187728
  • https://openalex.org/W2062905818
  • https://openalex.org/W2075279209
  • https://openalex.org/W2080732471
  • https://openalex.org/W2085026396
  • https://openalex.org/W2132722783
  • https://openalex.org/W2290310299
  • https://openalex.org/W2291813779
  • https://openalex.org/W2299568155
  • https://openalex.org/W2312269631
  • https://openalex.org/W2346098897
  • https://openalex.org/W2396719606
  • https://openalex.org/W2409548868
  • https://openalex.org/W2421643672
  • https://openalex.org/W2467996909
  • https://openalex.org/W2522217810
  • https://openalex.org/W2537388762
  • https://openalex.org/W2550312438
  • https://openalex.org/W2551627189
  • https://openalex.org/W2560249812
  • https://openalex.org/W2582081108
  • https://openalex.org/W2588577306
  • https://openalex.org/W2593808357
  • https://openalex.org/W2595732883
  • https://openalex.org/W2619694831
  • https://openalex.org/W2728525117
  • https://openalex.org/W2740653260
  • https://openalex.org/W2782527084
  • https://openalex.org/W2793831248
  • https://openalex.org/W2799459422
  • https://openalex.org/W2802731048
  • https://openalex.org/W2883414048
  • https://openalex.org/W2887470384
  • https://openalex.org/W2888885003
  • https://openalex.org/W2889824310
  • https://openalex.org/W2897100873
  • https://openalex.org/W2907099930
  • https://openalex.org/W2911365845
  • https://openalex.org/W2922403974
  • https://openalex.org/W2927188245
  • https://openalex.org/W2946150933
  • https://openalex.org/W2946418700
  • https://openalex.org/W2961581897
  • https://openalex.org/W2969805418
  • https://openalex.org/W2970185453
  • https://openalex.org/W2978739504
  • https://openalex.org/W2981302289
  • https://openalex.org/W2987646035
  • https://openalex.org/W2991574362
  • https://openalex.org/W2997279284
  • https://openalex.org/W2998318765
  • https://openalex.org/W2999083726
  • https://openalex.org/W3002092391
  • https://openalex.org/W3027810478
  • https://openalex.org/W3034834997
  • https://openalex.org/W3036421705
  • https://openalex.org/W3036443932
  • https://openalex.org/W3039462790
  • https://openalex.org/W3046901964
  • https://openalex.org/W3048547138
  • https://openalex.org/W3049299082
  • https://openalex.org/W3081689963
  • https://openalex.org/W3088395670
  • https://openalex.org/W3092857890
  • https://openalex.org/W3093269787
  • https://openalex.org/W3107399856
  • https://openalex.org/W3129252150
  • https://openalex.org/W3129328941
  • https://openalex.org/W3132647664
  • https://openalex.org/W3135023207
  • https://openalex.org/W3157490309
  • https://openalex.org/W3159829911
  • https://openalex.org/W843007777