Published April 4, 2023 | Version v1
Publication Open

Modified biomass adsorbents for removal of organic pollutants: a review of batch and optimization studies

Creators

  • 1. University of Johannesburg
  • 2. Ladoke Akintola University of Technology
  • 3. Hiroshima University

Description

Abstract Modification of the adsorbent surfaces has been considered a fascinating strategy that enhances biomass-based adsorption properties for efficient removal of organic pollutants. This is based on the attempt to replace the cost-ineffectiveness of the commercial activated carbon. The present study discusses different modification strategies and a review on modified biomass materials for the sorption of organic contaminants. Unlike previous literatures in the field, wider range of these pollutants are discussed in this study under different categories including pesticides (such as insecticides, herbicides, fungicides), pharmaceutical (e.g. analgesic and antipyretic drugs, antibiotic drugs, non-steroidal anti-inflammatory drugs and antimalaria drugs), and dyes (e.g. azo, xanthene, miscellaneous diagnostic, tri-aryl methane, and phenol-derived polymeric dyes). It was observed that the acid-activated Posidonia oceanica and HNO 3 -modified rice husk displayed the highest and lowest adsorption capacities of 2681.9 and 0.35 mg/g for removing Rhodamine B dye and methyl parathion pesticide, respectively. The mechanistic aspects of organic pollutants adsorption, their corresponding regeneration studies, and environmental challenges with chemical modifications are also discussed. The use of computational (optimization) models for modified biomass-based adsorbents to remove organic pollutants is devoid in previous reviews but discussed in the present study. To foster more advancement in this field, the concluding part presents various challenges and knowledge gaps for furthering research towards more realistic industrial implementations.

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

Translated Description (Arabic)

يعتبر التعديل التجريدي للأسطح الممتزة استراتيجية رائعة تعزز خصائص الامتزاز القائمة على الكتلة الحيوية لإزالة الملوثات العضوية بكفاءة. ويستند هذا إلى محاولة استبدال عدم فعالية تكلفة الكربون المنشط التجاري. تناقش هذه الدراسة استراتيجيات تعديل مختلفة ومراجعة لمواد الكتلة الحيوية المعدلة لامتصاص الملوثات العضوية. على عكس الآداب السابقة في هذا المجال، تمت مناقشة مجموعة واسعة من هذه الملوثات في هذه الدراسة تحت فئات مختلفة بما في ذلك المبيدات الحشرية (مثل المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ومبيدات الفطريات) والأدوية (مثل الأدوية المسكنة وخافضة للحرارة والأدوية المضادة للمضادات الحيوية والأدوية المضادة للالتهابات غير الستيرويدية والأدوية المضادة للملاريا) والأصباغ (مثل الآزو والزنثين والتشخيص المتنوع والميثان ثلاثي الأريل والأصباغ البوليمرية المشتقة من الفينول). ولوحظ أن البوسيدونيا المحيطية المنشطة بالحمض وقشر الأرز المعدل بالحمض النووي المشع 3 أظهرت أعلى وأدنى قدرات امتزاز تبلغ 2681.9 و 0.35 ملغم/غرام لإزالة صبغة رودامين ب ومبيد آفات باراثيون الميثيل، على التوالي. كما تمت مناقشة الجوانب الميكانيكية لامتزاز الملوثات العضوية ودراسات التجديد المقابلة لها والتحديات البيئية مع التعديلات الكيميائية. إن استخدام النماذج الحسابية (التحسينية) للممتزات المعدلة القائمة على الكتلة الحيوية لإزالة الملوثات العضوية خالٍ في المراجعات السابقة ولكن تمت مناقشته في هذه الدراسة. لتعزيز المزيد من التقدم في هذا المجال، يعرض الجزء الختامي العديد من التحديات والفجوات المعرفية لتعزيز البحث نحو تطبيقات صناعية أكثر واقعية.

Translated Description (French)

Résumé La modification des surfaces adsorbantes a été considérée comme une stratégie fascinante qui améliore les propriétés d'adsorption à base de biomasse pour une élimination efficace des polluants organiques. Ceci est basé sur la tentative de remplacer le rapport coût-efficacité du charbon actif commercial. La présente étude discute de différentes stratégies de modification et d'un examen des matériaux de biomasse modifiés pour la sorption des contaminants organiques. Contrairement aux publications précédentes dans le domaine, une plus large gamme de ces polluants est discutée dans cette étude sous différentes catégories, y compris les pesticides (tels que les insecticides, les herbicides, les fongicides), les produits pharmaceutiques (par exemple, les analgésiques et les antipyrétiques, les antibiotiques, les anti-inflammatoires non stéroïdiens et les antipaludiques) et les colorants (par exemple, azo, xanthène, divers colorants diagnostiques, tri-aryl méthane et polymères dérivés du phénol). Il a été observé que la Posidonia oceanica activée par l'acide et la balle de riz modifiée par HNO 3 présentaient les capacités d'adsorption les plus élevées et les plus faibles de 2681,9 et 0,35 mg/g pour éliminer le colorant Rhodamine B et le pesticide méthyl parathion, respectivement. Les aspects mécanistes de l'adsorption des polluants organiques, leurs études de régénération correspondantes et les défis environnementaux liés aux modifications chimiques sont également discutés. L'utilisation de modèles computationnels (d'optimisation) pour les adsorbants modifiés à base de biomasse pour éliminer les polluants organiques est absente dans les revues précédentes mais discutée dans la présente étude. Pour favoriser davantage de progrès dans ce domaine, la partie finale présente divers défis et lacunes dans les connaissances pour faire avancer la recherche vers des implémentations industrielles plus réalistes.

Translated Description (Spanish)

Resumen La modificación de las superficies adsorbentes se ha considerado una estrategia fascinante que mejora las propiedades de adsorción basadas en biomasa para la eliminación eficiente de contaminantes orgánicos. Esto se basa en el intento de reemplazar la ineficacia de coste del carbón activado comercial. El presente estudio discute diferentes estrategias de modificación y una revisión sobre materiales de biomasa modificada para la sorción de contaminantes orgánicos. A diferencia de las publicaciones anteriores en el campo, en este estudio se analiza una gama más amplia de estos contaminantes en diferentes categorías, incluidos pesticidas (como insecticidas, herbicidas, fungicidas), productos farmacéuticos (por ejemplo, fármacos analgésicos y antipiréticos, fármacos antibióticos, fármacos antiinflamatorios no esteroideos y fármacos antipalúdicos) y colorantes (por ejemplo, azo, xanteno, diagnósticos diversos, triarilmetano y colorantes poliméricos derivados de fenol). Se observó que la Posidonia oceanica activada por ácido y la cáscara de arroz modificada con Hno 3 mostraron las capacidades de adsorción más altas y más bajas de 2681.9 y 0.35 mg/g para eliminar el tinte de rodamina B y el pesticida metil paratión, respectivamente. También se discuten los aspectos mecanicistas de la adsorción de contaminantes orgánicos, sus correspondientes estudios de regeneración y los desafíos ambientales con modificaciones químicas. El uso de modelos computacionales (optimización) para adsorbentes basados en biomasa modificada para eliminar contaminantes orgánicos está desprovisto en revisiones anteriores, pero se discute en el presente estudio. Para fomentar un mayor avance en este campo, la parte final presenta varios desafíos y brechas de conocimiento para avanzar en la investigación hacia implementaciones industriales más realistas.

Files

s13762-023-04872-2.pdf.pdf

Files (2.2 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
md5:6f75daae90cc890fdc76e0852e5f6b00
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مواد ممتزة للكتلة الحيوية معدلة لإزالة الملوثات العضوية: مراجعة لدراسات الدفعات والتحسين
Translated title (French)
Adsorbants de biomasse modifiés pour l'élimination des polluants organiques : revue des études de lots et d'optimisation
Translated title (Spanish)
Adsorbentes de biomasa modificados para la eliminación de contaminantes orgánicos: una revisión de los estudios de lotes y optimización

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4362618997
DOI
10.1007/s13762-023-04872-2

Is supplement to
https://openalex.org/W952275279 (Other)
https://openalex.org/W4307686465 (Other)
https://openalex.org/W3139224643 (Other)
https://openalex.org/W3020229013 (Other)
https://openalex.org/W2411146788 (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
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1430187336
  • https://openalex.org/W1493238520
  • https://openalex.org/W1620757513
  • https://openalex.org/W1686333292
  • https://openalex.org/W1809090839
  • https://openalex.org/W1839246176
  • https://openalex.org/W1957276486
  • https://openalex.org/W1967479335
  • https://openalex.org/W1974220999
  • https://openalex.org/W1974503699
  • https://openalex.org/W1976991069
  • https://openalex.org/W1978346975
  • https://openalex.org/W1982023975
  • https://openalex.org/W1983973262
  • https://openalex.org/W1989904916
  • https://openalex.org/W1990074197
  • https://openalex.org/W1990924945
  • https://openalex.org/W1994438363
  • https://openalex.org/W1998752821
  • https://openalex.org/W2004020146
  • https://openalex.org/W2007126752
  • https://openalex.org/W2007141615
  • https://openalex.org/W2015339758
  • https://openalex.org/W2025281810
  • https://openalex.org/W2025515113
  • https://openalex.org/W2026520511
  • https://openalex.org/W2031720269
  • https://openalex.org/W2032305601
  • https://openalex.org/W2043817338
  • https://openalex.org/W2045982043
  • https://openalex.org/W2048655519
  • https://openalex.org/W2049096303
  • https://openalex.org/W2050526487
  • https://openalex.org/W2051130080
  • https://openalex.org/W2053629381
  • https://openalex.org/W2058531959
  • https://openalex.org/W2059598508
  • https://openalex.org/W2061618392
  • https://openalex.org/W2065126537
  • https://openalex.org/W2072978970
  • https://openalex.org/W2074351009
  • https://openalex.org/W2077408359
  • https://openalex.org/W2079574800
  • https://openalex.org/W2080076359
  • https://openalex.org/W2080143392
  • https://openalex.org/W2080886726
  • https://openalex.org/W2085161863
  • https://openalex.org/W2086644205
  • https://openalex.org/W2091604553
  • https://openalex.org/W2091668304
  • https://openalex.org/W2092610238
  • https://openalex.org/W2093390266
  • https://openalex.org/W2093743737
  • https://openalex.org/W2101623541
  • https://openalex.org/W2109148138
  • https://openalex.org/W2119116535
  • https://openalex.org/W2123549961
  • https://openalex.org/W2133008071
  • https://openalex.org/W2144386530
  • https://openalex.org/W2153246390
  • https://openalex.org/W2196516921
  • https://openalex.org/W2197191146
  • https://openalex.org/W2264870626
  • https://openalex.org/W2272862949
  • https://openalex.org/W2283564633
  • https://openalex.org/W2315289423
  • https://openalex.org/W2320736149
  • https://openalex.org/W2331792265
  • https://openalex.org/W2342365238
  • https://openalex.org/W2344398452
  • https://openalex.org/W2345127495
  • https://openalex.org/W2345863336
  • https://openalex.org/W2470556590
  • https://openalex.org/W2472508696
  • https://openalex.org/W2502766592
  • https://openalex.org/W2505574534
  • https://openalex.org/W2522062161
  • https://openalex.org/W2524051446
  • https://openalex.org/W2547381711
  • https://openalex.org/W2548273283
  • https://openalex.org/W2551232954
  • https://openalex.org/W2551339254
  • https://openalex.org/W2551839395
  • https://openalex.org/W2559680723
  • https://openalex.org/W2571413118
  • https://openalex.org/W2594325623
  • https://openalex.org/W2606952557
  • https://openalex.org/W2612505966
  • https://openalex.org/W2617208095
  • https://openalex.org/W2724948025
  • https://openalex.org/W2738809920
  • https://openalex.org/W2740597377
  • https://openalex.org/W2742034549
  • https://openalex.org/W2744106775
  • https://openalex.org/W2744463616
  • https://openalex.org/W2754765336
  • https://openalex.org/W2759229267
  • https://openalex.org/W2766892951
  • https://openalex.org/W2767535859
  • https://openalex.org/W2767979325
  • https://openalex.org/W2769594407
  • https://openalex.org/W2772684086
  • https://openalex.org/W2781711172
  • https://openalex.org/W2782135869
  • https://openalex.org/W2783078626
  • https://openalex.org/W2789679834
  • https://openalex.org/W2795102143
  • https://openalex.org/W2797007077
  • https://openalex.org/W2797403203
  • https://openalex.org/W2800728036
  • https://openalex.org/W2801223528
  • https://openalex.org/W2887312959
  • https://openalex.org/W2887818673
  • https://openalex.org/W2898660822
  • https://openalex.org/W2903463505
  • https://openalex.org/W2905335338
  • https://openalex.org/W2908113207
  • https://openalex.org/W2912421382
  • https://openalex.org/W2913613288
  • https://openalex.org/W2919887783
  • https://openalex.org/W2932756367
  • https://openalex.org/W2948474937
  • https://openalex.org/W2952217605
  • https://openalex.org/W2953396488
  • https://openalex.org/W2964289262
  • https://openalex.org/W2971022263
  • https://openalex.org/W2972492253
  • https://openalex.org/W2975481221
  • https://openalex.org/W2980756076
  • https://openalex.org/W2989786575
  • https://openalex.org/W2994764504
  • https://openalex.org/W2995486777
  • https://openalex.org/W2998153857
  • https://openalex.org/W2999251603
  • https://openalex.org/W3011898605
  • https://openalex.org/W3017209435
  • https://openalex.org/W3019114017
  • https://openalex.org/W3023489600
  • https://openalex.org/W3028283254
  • https://openalex.org/W3032055214
  • https://openalex.org/W3032975003
  • https://openalex.org/W3034848855
  • https://openalex.org/W3037241256
  • https://openalex.org/W3042766007
  • https://openalex.org/W3047111120
  • https://openalex.org/W3083148249
  • https://openalex.org/W3092397953
  • https://openalex.org/W3093077559
  • https://openalex.org/W3097695448
  • https://openalex.org/W3107854171
  • https://openalex.org/W3108980798
  • https://openalex.org/W3109748008
  • https://openalex.org/W3110598036
  • https://openalex.org/W3114973248
  • https://openalex.org/W3119065113
  • https://openalex.org/W3126398213
  • https://openalex.org/W3131273504
  • https://openalex.org/W3133890392
  • https://openalex.org/W3134714420
  • https://openalex.org/W314576736
  • https://openalex.org/W3167392168
  • https://openalex.org/W3179987219
  • https://openalex.org/W3192111979
  • https://openalex.org/W3193124969
  • https://openalex.org/W3198424909
  • https://openalex.org/W3204868784
  • https://openalex.org/W3205171470
  • https://openalex.org/W3207301242
  • https://openalex.org/W3207800935
  • https://openalex.org/W3215415396
  • https://openalex.org/W4205566838
  • https://openalex.org/W4206004324
  • https://openalex.org/W4210440348
  • https://openalex.org/W4210725950
  • https://openalex.org/W4213274414
  • https://openalex.org/W4220958124
  • https://openalex.org/W4223567922
  • https://openalex.org/W4223988658
  • https://openalex.org/W4238845359
  • https://openalex.org/W4244539396
  • https://openalex.org/W4280567688
  • https://openalex.org/W4281619846
  • https://openalex.org/W4286944691
  • https://openalex.org/W604621190
  • https://openalex.org/W649463998