Published March 18, 2023
| Version v1
Publication
Open
Preparation and characterization of low-cost adsorbents for the efficient removal of malachite green using response surface modeling and reusability studies
Description
Abstract Malachite green used in textile and dyeing industries is a common persistent pollutant in wastewater and the environment causing major hazards to human health and aquatic organisms. In this study, the response surface methodology was applied to optimize the adsorptive removal of malachite green using nano-bentonite, MgO-impregnated clay, and Mucor sp. composites. The nano materials and Mucor sp. composite were characterized by FTIR, SEM and X-ray diffractometry. According to the obtained results, nano-bentonite exhibits a maximum MG adsorption efficiency of 98.6% at 35 °C, pH 7.0, 60 min contact time, 1.0 g/L adsorbent dosage, and 50 mg/L initial MG concentration. On the other hand, the maximum efficiency for MG adsorption on MgO-impregnated clay of 97.04% is observed at pH 9.0, 60 min contact time, 0.7 g/L adsorbent dosage, and 50 mg/L initial MG concentration. The Malachite green (MG) adsorption isotherm on MgO-impregnated clay corresponded with the Freundlich isotherm, with a correlation coefficient (R 2 ) of 0.982. However, the Langmuir adsorption isotherm was a superior fit for nano-bentonite (R 2 = 0.992). The adsorption activities of nano-bentonite and MgO-impregnated clay were fitted into a pseudo-second-order kinetic model with R 2 of 0.996 and 0.995, respectively. Additionally, despite being recycled numerous times, the adsorbent maintained its high structural stability and removal effectiveness for nano-bentonite (94.5–86%) and MgO-impregnated clay (92–83%).
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعتبر أخضر الملخيت المجرد المستخدم في صناعات النسيج والصباغة ملوثًا ثابتًا شائعًا في مياه الصرف الصحي والبيئة مما يتسبب في مخاطر كبيرة على صحة الإنسان والكائنات المائية. في هذه الدراسة، تم تطبيق منهجية سطح الاستجابة لتحسين الإزالة الامتزازية للمالاكايت الأخضر باستخدام البنتونيت النانوي، والطين المشرب بـ MgO، ومركبات Mucor sp.. تتميز المواد النانوية ومركب Mucor sp بقياس الانحراف FTIR و SEM و X - ray. وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها، يُظهر البنتونيت النانوي أقصى كفاءة امتصاص MG بنسبة 98.6 ٪ عند 35 درجة مئوية، ودرجة الحموضة 7.0، ووقت تلامس 60 دقيقة، وجرعة ماصة 1.0 جم/لتر، وتركيز MG الأولي 50 مجم/لتر. من ناحية أخرى، لوحظت أقصى كفاءة لامتزاز MG على الطين المشرب بـ MgO بنسبة 97.04 ٪ عند درجة الحموضة 9.0، ووقت التلامس 60 دقيقة، وجرعة امتصاص 0.7 جم/لتر، وتركيز MG الأولي 50 مجم/لتر. يتوافق امتزاز الملاكيت الأخضر (MG) المتساوي الحرارة على الطين المشرب بـ MgO مع متساوي الحرارة Freundlich، مع معامل ارتباط (R 2 ) قدره 0.982. ومع ذلك، كان امتزاز لانجموير متساوي الحرارة مناسبًا تمامًا للبنتونيت النانوي (R 2 = 0.992). تم تركيب أنشطة امتزاز البنتونيت النانوي والطين المشرب بـ MgO في نموذج حركي من الدرجة الثانية الزائفة مع R 2 من 0.996 و 0.995، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من إعادة تدويرها عدة مرات، حافظت المادة الممتزة على ثباتها الهيكلي العالي وفعالية إزالتها للبنتونيت النانوي (94.5-86 ٪) والطين المشرب بالمغنيسيوم (92-83 ٪).Translated Description (French)
Résumé Le vert de malachite utilisé dans les industries du textile et de la teinture est un polluant persistant courant dans les eaux usées et l'environnement, causant des dangers majeurs pour la santé humaine et les organismes aquatiques. Dans cette étude, la méthodologie de la surface de réponse a été appliquée pour optimiser l'élimination adsorbante du vert de malachite en utilisant la nano-bentonite, l'argile imprégnée de MgO et les composites Mucor sp. Les nanomatériaux et le composite Mucor sp. ont été caractérisés par diffractométrie IRTF, MEB et rayons X. Selon les résultats obtenus, la nano-bentonite présente une efficacité maximale d'adsorption de MG de 98,6 % à 35 °C, un pH de 7,0, un temps de contact de 60 min, une dose d'adsorbant de 1,0 g/L et une concentration initiale de MG de 50 mg/L. D'autre part, l'efficacité maximale pour l'adsorption de MG sur l'argile imprégnée de MgO de 97,04% est observée à pH 9,0, 60 min de temps de contact, 0,7 g/L de dosage d'adsorbant et 50 mg/L de concentration initiale de MG. L'isotherme d'adsorption du vert malachite (MG) sur argile imprégnée de MgO correspond à l'isotherme de Freundlich, avec un coefficient de corrélation (R 2 ) de 0,982. Cependant, l'isotherme d'adsorption de Langmuir était un ajustement supérieur pour la nano-bentonite (R 2 = 0,992). Les activités d'adsorption de la nano-bentonite et de l'argile imprégnée de MgO ont été ajustées dans un modèle cinétique d'ordre pseudo-seconde avec R 2 de 0,996 et 0,995, respectivement. De plus, bien qu'il ait été recyclé à de nombreuses reprises, l'adsorbant a conservé sa stabilité structurelle élevée et son efficacité d'élimination pour la nano-bentonite (94,5-86 %) et l'argile imprégnée de MgO (92-83 %).Translated Description (Spanish)
Resumen El verde malaquita utilizado en las industrias textiles y de teñido es un contaminante persistente común en las aguas residuales y el medio ambiente que causa grandes peligros para la salud humana y los organismos acuáticos. En este estudio, se aplicó la metodología de superficie de respuesta para optimizar la eliminación adsortiva del verde de malaquita utilizando nano-bentonita, arcilla impregnada de MgO y compuestos de Mucor sp. Los nanomateriales y el compuesto de Mucor sp. se caracterizaron por FTIR, SEM y difractometría de rayos X. De acuerdo con los resultados obtenidos, la nano-bentonita exhibe una eficiencia máxima de adsorción de MG de 98.6% a 35 °C, pH 7.0, tiempo de contacto de 60 min, dosis de adsorbente de 1.0 g/L y concentración inicial de MG de 50 mg/L. Por otro lado, la eficiencia máxima para la adsorción de MG en arcilla impregnada con MgO de 97.04% se observa a pH 9.0, tiempo de contacto de 60 min, dosis de adsorbente de 0.7 g/L y concentración inicial de MG de 50 mg/L. La isoterma de adsorción del verde de malaquita (MG) en la arcilla impregnada con MgO se correspondió con la isoterma de Freundlich, con un coeficiente de correlación (R 2 ) de 0,982. Sin embargo, la isoterma de adsorción de Langmuir fue un ajuste superior para la nano-bentonita (R 2 = 0.992). Las actividades de adsorción de nano-bentonita y arcilla impregnada con MgO se ajustaron en un modelo cinético de pseudo-segundo orden con R 2 de 0,996 y 0,995, respectivamente. Además, a pesar de haber sido reciclado en numerosas ocasiones, el adsorbente mantuvo su alta estabilidad estructural y eficacia de eliminación para la nano-bentonita (94,5-86%) y la arcilla impregnada de MgO (92–83%).Files
s41598-023-31391-4.pdf.pdf
Files
(4.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:69858fc89b64cfcb8008bf64698902cd
|
4.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إعداد وتوصيف المواد الممتزة منخفضة التكلفة لإزالة الملاكيت الأخضر بكفاءة باستخدام نمذجة سطح الاستجابة ودراسات إعادة الاستخدام
- Translated title (French)
- Préparation et caractérisation d'adsorbants à faible coût pour l'élimination efficace du vert de malachite à l'aide d'études de modélisation de surface de réponse et de réutilisation
- Translated title (Spanish)
- Preparación y caracterización de adsorbentes de bajo costo para la eliminación eficiente del verde de malaquita utilizando modelos de superficie de respuesta y estudios de reutilización
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4327857197
- DOI
- 10.1038/s41598-023-31391-4
References
- https://openalex.org/W1529742444
- https://openalex.org/W1965292084
- https://openalex.org/W1965569444
- https://openalex.org/W1976931982
- https://openalex.org/W1981076520
- https://openalex.org/W1992309592
- https://openalex.org/W1993255848
- https://openalex.org/W2004241087
- https://openalex.org/W2004439129
- https://openalex.org/W2006967189
- https://openalex.org/W2015151074
- https://openalex.org/W2024632154
- https://openalex.org/W2026891310
- https://openalex.org/W2064452509
- https://openalex.org/W2066439811
- https://openalex.org/W2068734382
- https://openalex.org/W2073261453
- https://openalex.org/W2077291001
- https://openalex.org/W2078959256
- https://openalex.org/W2084164613
- https://openalex.org/W2085918752
- https://openalex.org/W2094224972
- https://openalex.org/W2099866550
- https://openalex.org/W2112017750
- https://openalex.org/W2146854479
- https://openalex.org/W2153795263
- https://openalex.org/W2180927070
- https://openalex.org/W2190142137
- https://openalex.org/W2233280722
- https://openalex.org/W2312788561
- https://openalex.org/W2392886525
- https://openalex.org/W2507583057
- https://openalex.org/W2527856338
- https://openalex.org/W2549600704
- https://openalex.org/W2579021848
- https://openalex.org/W2580043381
- https://openalex.org/W2593338282
- https://openalex.org/W2607358160
- https://openalex.org/W2733576684
- https://openalex.org/W2747057132
- https://openalex.org/W2765190151
- https://openalex.org/W2767391336
- https://openalex.org/W2771094906
- https://openalex.org/W2773098014
- https://openalex.org/W2782084916
- https://openalex.org/W2783868984
- https://openalex.org/W2789032916
- https://openalex.org/W2890231641
- https://openalex.org/W2910225084
- https://openalex.org/W2911481340
- https://openalex.org/W2913542218
- https://openalex.org/W2924850882
- https://openalex.org/W2938242737
- https://openalex.org/W2947080917
- https://openalex.org/W2948281803
- https://openalex.org/W2971890889
- https://openalex.org/W2979396400
- https://openalex.org/W3006803486
- https://openalex.org/W3011331286
- https://openalex.org/W3012988674
- https://openalex.org/W3035880290
- https://openalex.org/W3047001242
- https://openalex.org/W3086510979
- https://openalex.org/W3088046916
- https://openalex.org/W3091574563
- https://openalex.org/W3117133358
- https://openalex.org/W3118824109
- https://openalex.org/W3127365806
- https://openalex.org/W3129893779
- https://openalex.org/W3141686716
- https://openalex.org/W3199235116
- https://openalex.org/W3201697797
- https://openalex.org/W3204655743
- https://openalex.org/W3214385515
- https://openalex.org/W3980741
- https://openalex.org/W4298197532