Published August 10, 2018 | Version v1
Publication Open

Application of Box–Behnken factorial design for parameters optimization of basic dye removal using nano-hematite photo-Fenton tool

Creators

  • 1. Minia University
  • 2. Menoufia University

Description

A huge amount of water is consumed in the textile industry, and the result is the production of a large amount of wastewater. The treatment of such wastewater significantly reduces the pollution load. Oxidation by nano-Fenton reactions (Fe3+/H2O2) is a reasonable and cost-efficient process for the remediation of harmful pollutants in wastewater. In the present study, nano-hematite was applied as a source of iron in Fenton's reagent for methylene blue dye removal from wastewater. The effects of different parameters, presence of nano-hematite, hydrogen peroxide concentrations and pH, were optimized using the response surface methodology technique. A Box–Behnken design was applied, and the response (dye removal) was maximized. A maximal dye removal (81.6%) was attained when wastewater was treated at pH 2.5 in the presence of nano-hematite and hydrogen peroxide in the amounts of 41 and 388 mg/L, respectively. The model is well fitted and described using the second-order polynomial equation. Moreover, the model validation showed a 97% fit between the theoretical and experimental ones.

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

Translated Description (Arabic)

يتم استهلاك كمية كبيرة من المياه في صناعة النسيج، والنتيجة هي إنتاج كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي. تقلل معالجة مياه الصرف الصحي هذه بشكل كبير من حمل التلوث. الأكسدة بواسطة تفاعلات النانو فينتون (Fe3 +/H2O2) هي عملية معقولة وفعالة من حيث التكلفة لمعالجة الملوثات الضارة في مياه الصرف الصحي. في هذه الدراسة، تم تطبيق النانو هيميت كمصدر للحديد في كاشف فينتون لإزالة صبغة الميثيلين الزرقاء من مياه الصرف الصحي. تم تحسين تأثيرات المعلمات المختلفة، وجود النانو هيميت، وتركيزات بيروكسيد الهيدروجين ودرجة الحموضة، باستخدام تقنية منهجية سطح الاستجابة. تم تطبيق تصميم Box - Behnken، وتم تعظيم الاستجابة (إزالة الصبغة). تم تحقيق إزالة قصوى للصبغة (81.6 ٪) عندما تمت معالجة مياه الصرف الصحي عند درجة الحموضة 2.5 في وجود النانو هيميت وبيروكسيد الهيدروجين بكميات 41 و 388 مجم/لتر، على التوالي. تم تركيب النموذج بشكل جيد ووصفه باستخدام المعادلة متعددة الحدود من الدرجة الثانية. علاوة على ذلك، أظهر التحقق من صحة النموذج توافقًا بنسبة 97 ٪ بين النظرية والتجريبية.

Translated Description (French)

Une énorme quantité d'eau est consommée dans l'industrie textile, et le résultat est la production d'une grande quantité d'eaux usées. Le traitement de ces eaux usées réduit considérablement la charge de pollution. L'oxydation par des réactions de nano-Fenton (Fe3+/H2O2) est un processus raisonnable et rentable pour la dépollution des polluants nocifs dans les eaux usées. Dans la présente étude, la nanohématite a été appliquée comme source de fer dans le réactif de Fenton pour l'élimination du colorant bleu de méthylène des eaux usées. Les effets de différents paramètres, présence de nanohématite, concentrations de peroxyde d'hydrogène et pH, ont été optimisés à l'aide de la technique de méthodologie de surface de réponse. Un design Box–Behnken a été appliqué et la réponse (élimination des colorants) a été maximisée. Une élimination maximale des colorants (81,6 %) a été atteinte lorsque les eaux usées ont été traitées à pH 2,5 en présence de nanohématite et de peroxyde d'hydrogène dans les quantités de 41 et 388 mg/L, respectivement. Le modèle est bien ajusté et décrit à l'aide de l'équation polynomiale du deuxième ordre. De plus, la validation du modèle a montré un ajustement de 97% entre les modèles théoriques et expérimentaux.

Translated Description (Spanish)

En la industria textil se consume una gran cantidad de agua, y el resultado es la producción de una gran cantidad de aguas residuales. El tratamiento de dichas aguas residuales reduce significativamente la carga de contaminación. La oxidación por reacciones nano-Fenton (Fe3+/H2O2) es un proceso razonable y rentable para la remediación de contaminantes nocivos en las aguas residuales. En el presente estudio, se aplicó nano-hematita como fuente de hierro en el reactivo de Fenton para la eliminación del colorante azul de metileno de las aguas residuales. Los efectos de diferentes parámetros, presencia de nano-hematita, concentraciones de peróxido de hidrógeno y pH, se optimizaron utilizando la técnica de metodología de superficie de respuesta. Se aplicó un diseño Box–Behnken y se maximizó la respuesta (eliminación del tinte). Se logró una eliminación máxima del colorante (81.6%) cuando las aguas residuales se trataron a pH 2.5 en presencia de nano-hematita y peróxido de hidrógeno en las cantidades de 41 y 388 mg/L, respectivamente. El modelo está bien ajustado y descrito utilizando la ecuación polinómica de segundo orden. Además, la validación del modelo mostró un ajuste del 97% entre los teóricos y los experimentales.

Files

s13201-018-0783-x.pdf.pdf

Files (1.4 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:da137075f78b18dc78eb282e44a9f2da
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطبيق التصميم العاملي Box - Behnken لتحسين المعلمات لإزالة الصبغة الأساسية باستخدام أداة فنتون للصور النانوية
Translated title (French)
Application de la conception factorielle Box–Behnken pour l'optimisation des paramètres d'élimination des colorants de base à l'aide de l'outil photo-Fenton de nanohématite
Translated title (Spanish)
Aplicación del diseño factorial Box–Behnken para la optimización de parámetros de eliminación de colorante básico utilizando la herramienta foto-Fenton de nano-hematita

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2886173842
DOI
10.1007/s13201-018-0783-x

Is supplement to
https://openalex.org/W4249582956 (Other)
https://openalex.org/W4243740030 (Other)
https://openalex.org/W4200184925 (Other)
https://openalex.org/W2945855118 (Other)
https://openalex.org/W2901823287 (Other)
https://openalex.org/W2570086286 (Other)
https://openalex.org/W2076915582 (Other)
https://openalex.org/W2013917593 (Other)
https://openalex.org/W1987321824 (Other)
https://openalex.org/W1980678753 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1966873994
  • https://openalex.org/W1992790479
  • https://openalex.org/W2003663826
  • https://openalex.org/W2010112051
  • https://openalex.org/W2018408061
  • https://openalex.org/W2032896101
  • https://openalex.org/W2041558331
  • https://openalex.org/W2041981078
  • https://openalex.org/W2051110134
  • https://openalex.org/W2069587712
  • https://openalex.org/W2077300021
  • https://openalex.org/W2078439927
  • https://openalex.org/W2082027436
  • https://openalex.org/W2086264378
  • https://openalex.org/W2089255086
  • https://openalex.org/W2093816718
  • https://openalex.org/W2113382713
  • https://openalex.org/W2118918672
  • https://openalex.org/W2119435285
  • https://openalex.org/W2155061806
  • https://openalex.org/W2200952653
  • https://openalex.org/W2338530869
  • https://openalex.org/W2627051039
  • https://openalex.org/W2949643603
  • https://openalex.org/W3111524393
  • https://openalex.org/W4232569293
  • https://openalex.org/W4301514493