Published July 13, 2022 | Version v1
Publication Open

Magnetic supported activated carbon obtained from walnut shells for bisphenol-a uptake from aqueous solution

Creators

  • 1. Federal University of Agriculture
  • 2. Mountain Top University
  • 3. Central Electrochemical Research Institute

Description

Abstract This work investigated the usability of activated carbon walnut shell (ACWS) and magnetic activated carbon walnut shell (MACWS) for Bisphenol-A (BPA) elimination from aqueous solution. Fourier-transform infrared (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD) were used to study the chemistry of the adsorbents. Batch sorption studies at different temperatures, contact time, adsorbent dosage, pH and varied Bisphenol-A concentrations were performed, while pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetics models were deployed to investigate the kinetic data. Equilibrium parameters were computed using the Dubinin–Radushkevich, Freundlich, Temkin and Langmuir isotherms, while Box–Behnken design was used to optimize the adsorption factors. FT-IR report showed the existence of O–H, C=O, C–O and C=C stretches in both adsorbents and Fe–O in MACWS, while XRD revealed an amorphous morphology. BPA removal by ACWS and MACWS with correlation coefficient (R 2 ) > 0.9 showed that the pseudo-first-order kinetic model was the most appropriate for explaining the kinetic data. Judging from the values of the maximum adsorption capacity (115.85 and 166.67 mg/g for ACWS and MACWS, respectively), it can be inferred that the Langmuir isotherm best describes the equilibrium results. Thermodynamic investigation showed the process of Bisphenol-A uptake to be spontaneous and endothermic with entropy change (∆S o ) values of 0.033 and 0.039 kJ/mol for ACWS and MACWS, respectively. The data obtained from the kinetics, isotherm and equilibrium studies revealed that ACWS and MACWS adsorbents were effective for the treatment of Bisphenol-A.

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

Translated Description (Arabic)

بحث هذا العمل في قابلية استخدام قشرة جوز الكربون المنشط (ACWS) وقشرة جوز الكربون المنشط المغناطيسي (MACWS) لإزالة ثنائي الفينول أ (BPA) من المحلول المائي. تم استخدام تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FT - IR) وانحراف الأشعة السينية (XRD) لدراسة كيمياء المواد الممتزة. تم إجراء دراسات الامتصاص على دفعات في درجات حرارة مختلفة، ووقت التلامس، والجرعة الممتزة، ودرجة الحموضة، وتركيزات Bisphenol - A المتنوعة، بينما تم نشر نماذج الحركية الزائفة من الدرجة الأولى والثانية الزائفة للتحقيق في البيانات الحركية. تم حساب معلمات التوازن باستخدام متساوي الحرارة Dubinin - Radushkevich و Freundlich و Temkin و Langmuir، بينما تم استخدام تصميم Box - Behnken لتحسين عوامل الامتزاز. أظهر تقرير FT - IR وجود تمدد O - H و C=O و C - O و C=C في كل من المواد الممتزة و Fe - O في MACWS، بينما كشف XRD عن مورفولوجيا غير متبلورة. أظهرت إزالة BPA بواسطة ACWS و MACWS مع معامل الارتباط (R 2 ) > 0.9 أن النموذج الحركي الزائف من الدرجة الأولى كان الأنسب لشرح البيانات الحركية. بناءً على قيم السعة القصوى للامتزاز (115.85 و 166.67 مجم/جم لـ ACWS و MACWS، على التوالي)، يمكن الاستدلال على أن متساوي الحرارة Langmuir يصف نتائج التوازن بشكل أفضل. أظهر الاستقصاء الديناميكي الحراري أن عملية امتصاص ثنائي الفينول أ عفوية وماصة للحرارة مع قيم تغير الإنتروبيا 0.033 و 0.039 كيلو جول/مول لـ ACWS و MACWS، على التوالي. كشفت البيانات التي تم الحصول عليها من دراسات الحركية والتساوي الحراري والتوازن أن ممتزات ACWS و MACWS كانت فعالة لعلاج ثنائي الفينول أ.

Translated Description (French)

Résumé Ce travail a étudié la facilité d'utilisation de la coquille de noyer au charbon actif (ACWS) et de la coquille de noyer au charbon actif magnétique (MACWS) pour l'élimination du bisphénol A (BPA) de la solution aqueuse. L'infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) et la diffraction des rayons X (DRX) ont été utilisés pour étudier la chimie des adsorbants. Des études de sorption par lots à différentes températures, temps de contact, dose d'adsorbant, pH et concentrations de bisphénol A variées ont été réalisées, tandis que des modèles cinétiques de pseudo premier ordre et de pseudo second ordre ont été déployés pour étudier les données cinétiques. Les paramètres d'équilibre ont été calculés en utilisant les isothermes de Dubinin–Radushkevich, Freundlich, Temkin et Langmuir, tandis que la conception Box–Behnken a été utilisée pour optimiser les facteurs d'adsorption. Le rapport FT-IR a montré l'existence d'étirements O–H, C=O, C–O et C=C dans les adsorbants et Fe–O dans MACWS, tandis que XRD a révélé une morphologie amorphe. L'élimination du BPA par ACWS et MACWS avec un coefficient de corrélation (R 2 ) > 0,9 a montré que le modèle cinétique de pseudo premier ordre était le plus approprié pour expliquer les données cinétiques. À en juger par les valeurs de la capacité d'adsorption maximale (115,85 et 166,67 mg/g pour ACWS et MACWS, respectivement), on peut déduire que l'isotherme de Langmuir décrit le mieux les résultats d'équilibre. L'étude thermodynamique a montré que le processus d'absorption du bisphénol A était spontané et endothermique avec des valeurs de changement d'entropie (∆S o ) de 0,033 et 0,039 kJ/mol pour ACWS et MACWS, respectivement. Les données obtenues à partir des études de cinétique, d'isotherme et d'équilibre ont révélé que les adsorbants ACWS et MACWS étaient efficaces pour le traitement du Bisphénol-A.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este trabajo investigó la usabilidad de la cáscara de nuez de carbono activado (ACWS) y la cáscara de nuez de carbono activado magnético (MACWS) para la eliminación de Bisfenol-A (BPA) de la solución acuosa. Se utilizaron infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR) y difracción de rayos X (XRD) para estudiar la química de los adsorbentes. Se realizaron estudios de sorción por lotes a diferentes temperaturas, tiempo de contacto, dosis de adsorbente, pH y concentraciones variadas de Bisfenol-A, mientras que se desplegaron modelos de cinética de pseudo-primer orden y pseudo-segundo orden para investigar los datos cinéticos. Los parámetros de equilibrio se calcularon utilizando las isotermas Dubinin–Radushkevich, Freundlich, Temkin y Langmuir, mientras que el diseño Box–Behnken se utilizó para optimizar los factores de adsorción. El informe FT-IR mostró la existencia de tramos O–H, C=O, C–O y C=C en ambos adsorbentes y Fe–O en MACWS, mientras que XRD reveló una morfología amorfa. La eliminación de BPA por ACWS y MACWS con coeficiente de correlación (R 2 ) > 0.9 mostró que el modelo cinético de pseudo-primer orden era el más apropiado para explicar los datos cinéticos. A juzgar por los valores de la capacidad de adsorción máxima (115.85 y 166.67 mg/g para ACWS y MACWS, respectivamente), se puede inferir que la isoterma de Langmuir describe mejor los resultados de equilibrio. La investigación termodinámica mostró que el proceso de captación de bisfenol A es espontáneo y endotérmico con valores de cambio de entropía (∆S o ) de 0.033 y 0.039 kJ/mol para ACWS y MACWS, respectivamente. Los datos obtenidos de los estudios de cinética, isoterma y equilibrio revelaron que los adsorbentes ACWS y MACWS fueron efectivos para el tratamiento del Bisfenol-A.

Files

s13201-022-01724-1.pdf.pdf

Files (1.3 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
md5:521a46484c2938ebbc921ea5d601a763
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الكربون المنشط المدعوم مغناطيسيًا الذي تم الحصول عليه من قشور الجوز للبيسفينول - امتصاص من المحلول المائي
Translated title (French)
Charbon actif sur support magnétique obtenu à partir de coquilles de noix pour l'absorption de bisphénol a à partir d'une solution aqueuse
Translated title (Spanish)
Carbón activado con soporte magnético obtenido de cáscaras de nuez para la absorción de bisfenol-a de solución acuosa

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4285084629
DOI
10.1007/s13201-022-01724-1

Is supplement to
https://openalex.org/W4238221389 (Other)
https://openalex.org/W2796233903 (Other)
https://openalex.org/W2119722865 (Other)
https://openalex.org/W2105505569 (Other)
https://openalex.org/W2097057588 (Other)
https://openalex.org/W2081467025 (Other)
https://openalex.org/W2032361985 (Other)
https://openalex.org/W2004873819 (Other)
https://openalex.org/W1980422445 (Other)
https://openalex.org/W1969539204 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1128042671
  • https://openalex.org/W1546945798
  • https://openalex.org/W1974217545
  • https://openalex.org/W1987929564
  • https://openalex.org/W1993069076
  • https://openalex.org/W2003084560
  • https://openalex.org/W2024256223
  • https://openalex.org/W2050738458
  • https://openalex.org/W2052148555
  • https://openalex.org/W2062495886
  • https://openalex.org/W2070933100
  • https://openalex.org/W2075492395
  • https://openalex.org/W2083017134
  • https://openalex.org/W2085032169
  • https://openalex.org/W2113132118
  • https://openalex.org/W2124592910
  • https://openalex.org/W2126688052
  • https://openalex.org/W2138007037
  • https://openalex.org/W2214895274
  • https://openalex.org/W2293657740
  • https://openalex.org/W2317569943
  • https://openalex.org/W2355089201
  • https://openalex.org/W2556174210
  • https://openalex.org/W2766660440
  • https://openalex.org/W2791455138
  • https://openalex.org/W2792992722
  • https://openalex.org/W2794429728
  • https://openalex.org/W2804974644
  • https://openalex.org/W2895868695
  • https://openalex.org/W2947992066
  • https://openalex.org/W3031611241
  • https://openalex.org/W4230807918