Published December 4, 2023
| Version v1
Publication
Open
Rapid adsorptive removal of eosin yellow and methyl orange using zeolite Y
Creators
- 1. Curtin University Sarawak
- 2. Landmark University
- 3. Institut Teknologi Brunei
- 4. Saveetha University
Description
Abstract In this study, zeolite Y was synthesised using a novel method. The heat generated from the reaction of H 2 SO 4 with metakaolin was used as a heat source instead of applying external heat for the dealuminated process. The synthesised zeolite Y produced was analysed by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier-infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Brunauer–Emmett–Teller (BET). Zeolite Y synthesis was mesoporous because of its pore diameter (30.53 nm), as shown in the BET results. Surface area and pore size decrease after adsorption due to dye deposition on the adsorbent's surface. FTIR has bonds like O–H, C–H, –CH 3 , and –COOH responsible for adsorption. The maximum adsorption capacity of eosin yellow (EY) and methyl orange (MO) on to zeolite Y by the Langmuir isotherm was 52.91 mg/g and 20.62 mg/g respectively, at pH 2.5 and 8 for EY and MO dye. The batch adsorption studies were conducted, and the influence of different parameters (i.e., adsorbent dose, adsorption time, initial dye concentration, pH and temperature) was investigated. Experimental data were analysed by two linear model equations (Langmuir and Freundlich isotherms), and it was found that the Langmuir isotherm model best describes the adsorption data for methyl orange and Freundlich isotherm for eosin yellow, respectively. Adsorption rate constants were determined using linear pseudo-first-order and pseudo-second-order. The results showed that MO and EY dye adsorption onto zeolite Y followed a pseudo-second-order kinetic model. Thermodynamic studies show that adsorption was an exothermic reaction (enthalpy < 0) and feasible ( $$(Gibbs free energy)<0$$ ( G i b b s f r e e e n e r g y ) < 0 ) at various temperatures under investigation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص في هذه الدراسة، تم تصنيع الزيوليت واي باستخدام طريقة جديدة. تم استخدام الحرارة المتولدة من تفاعل H 2 SO 4 مع الميتاكاولين كمصدر للحرارة بدلاً من تطبيق الحرارة الخارجية للعملية المعالجة بالتعامل. تم تحليل الزيوليت Y الذي تم تصنيعه بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، حيود الأشعة السينية (XRD)، التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لفورييه (FTIR)، التحليل الطيفي بالأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) و بروناور- إيميت- تيلر (BET). كان تخليق الزيوليت Y متوسط المسام بسبب قطر مسامه (30.53 نانومتر)، كما هو موضح في نتائج BET. تنخفض مساحة السطح وحجم المسام بعد الامتزاز بسبب ترسب الصبغة على سطح المادة الممتزة. تمتلك FTIR سندات مثل O - H و C - H و - CH 3 و - COOH المسؤولة عن الامتزاز. كانت السعة القصوى لامتصاص أصفر اليوزين (EY) وبرتقال الميثيل (MO) إلى الزيوليت Y بواسطة متساوي الحرارة لانغموير 52.91 مجم/جم و 20.62 مجم/جم على التوالي، عند الرقم الهيدروجيني 2.5 و 8 لصبغة EY و MO. تم إجراء دراسات امتزاز الدفعة، وتم التحقيق في تأثير المعلمات المختلفة (أي جرعة الامتزاز، ووقت الامتزاز، وتركيز الصبغة الأولي، ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة). تم تحليل البيانات التجريبية من خلال معادلتين نموذجيتين خطيتين (متساوي الحرارة لانغموير وفرويندليتش)، ووجد أن نموذج لانغموير متساوي الحرارة يصف بشكل أفضل بيانات الامتزاز لبرتقال الميثيل ومتساوي الحرارة فرويندليتش لأصفر اليوزين، على التوالي. تم تحديد ثوابت معدل الامتزاز باستخدام الترتيب الأول الزائف الخطي والترتيب الثاني الزائف. أظهرت النتائج أن امتزاز الصبغة MO و EY على الزيوليت Y يتبع نموذجًا حركيًا من الدرجة الثانية الزائفة. تظهر الدراسات الديناميكية الحرارية أن الامتزاز كان تفاعلًا طاردًا للحرارة (المحتوى الحراري < 0) وممكنًا ($$(طاقة جيبس الحرة)<0 $$ (Gi b b b s f e e e n e r g y ) < 0 ) عند درجات حرارة مختلفة قيد التحقيق.Translated Description (French)
Résumé Dans cette étude, la zéolite Y a été synthétisée à l'aide d'une nouvelle méthode. La chaleur générée par la réaction de H 2 SO 4 avec le métakaolin a été utilisée comme source de chaleur au lieu d'appliquer de la chaleur externe pour le processus de désalumination. La zéolithe Y synthétisée produite a été analysée par microscopie électronique à balayage (MEB), diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie infrarouge de Fourier (IRTF), spectroscopie X à dispersion d'énergie (EDS) et Brunauer–Emmett–Teller (BET). La synthèse de la zéolite Y était mésoporeuse en raison de son diamètre de pore (30,53 nm), comme le montrent les résultats BET. La surface et la taille des pores diminuent après l'adsorption en raison du dépôt de colorant sur la surface de l'adsorbant. Le FTIR a des liaisons comme O–H, C–H, –CH 3 et –COOH responsables de l'adsorption. La capacité d'adsorption maximale du jaune d'éosine (EY) et de l'orange de méthyle (MO) sur la zéolite Y par l'isotherme de Langmuir était de 52,91 mg/g et 20,62 mg/g respectivement, à pH 2,5 et 8 pour les colorants EY et MO. Les études d'adsorption par lots ont été menées et l'influence de différents paramètres (dose d'adsorbant, temps d'adsorption, concentration initiale de colorant, pH et température) a été étudiée. Les données expérimentales ont été analysées par deux équations de modèle linéaire (isothermes de Langmuir et de Freundlich), et il a été constaté que le modèle d'isotherme de Langmuir décrit le mieux les données d'adsorption pour l'orange méthylique et l'isotherme de Freundlich pour le jaune d'éosine, respectivement. Les constantes de vitesse d'adsorption ont été déterminées à l'aide de pseudo-premier-ordre et de pseudo-seconde-ordre linéaires. Les résultats ont montré que l'adsorption des colorants MO et EY sur la zéolite Y suivait un modèle cinétique d'ordre pseudo-seconde. Les études thermodynamiques montrent que l'adsorption était une réaction exothermique (enthalpie < 0) et faisable ( $$(énergie libre de Gibbs)<0 $$ ( G i b b s f r e e e e n e r g y ) < 0 ) à diverses températures étudiées.Translated Description (Spanish)
Resumen En este estudio, la zeolita Y se sintetizó utilizando un método novedoso. El calor generado por la reacción de H 2 SO 4 con metacaolín se utilizó como fuente de calor en lugar de aplicar calor externo para el proceso desaluminado. La zeolita Y sintetizada producida se analizó mediante microscopio electrónico de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), espectroscopía de infrarrojos de Fourier (FTIR), espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDS) y Brunauer–Emmett–Teller (BET). La síntesis de zeolita Y fue mesoporosa debido a su diámetro de poro (30,53 nm), como se muestra en los resultados de BET. El área superficial y el tamaño de poro disminuyen después de la adsorción debido a la deposición de colorante en la superficie del adsorbente. FTIR tiene enlaces como O–H, C–H, –CH 3 y –COOH responsables de la adsorción. La capacidad de adsorción máxima de amarillo de eosina (EY) y naranja de metilo (MO) en la zeolita Y por la isoterma de Langmuir fue de 52.91 mg/g y 20.62 mg/g respectivamente, a pH 2.5 y 8 para el colorante EY y MO. Se realizaron los estudios de adsorción por lotes y se investigó la influencia de diferentes parámetros (es decir, dosis de adsorbente, tiempo de adsorción, concentración inicial de colorante, pH y temperatura). Los datos experimentales se analizaron mediante dos ecuaciones de modelo lineal (isotermas de Langmuir y Freundlich), y se encontró que el modelo de isoterma de Langmuir describe mejor los datos de adsorción para el naranja de metilo y la isoterma de Freundlich para el amarillo de eosina, respectivamente. Las constantes de velocidad de adsorción se determinaron utilizando pseudoprimer orden lineal y pseudo-segundo orden. Los resultados mostraron que la adsorción del colorante MO y EY en la zeolita Y siguió un modelo cinético de pseudo-segundo orden. Los estudios termodinámicos muestran que la adsorción fue una reacción exotérmica (entalpía < 0) y factible ( $$(energía libre de Gibbs)<0 $$ ( G i b b s f r e e e n e r g y ) < 0 ) a varias temperaturas bajo investigación.Files
s41598-023-48675-4.pdf.pdf
Files
(2.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5f1957ad6dd41aad386c158cc9a45b0d
|
2.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الإزالة الامتزازية السريعة لأصفر اليوزين وبرتقال الميثيل باستخدام الزيوليت Y
- Translated title (French)
- Élimination adsorbante rapide de l'éosine jaune et de l'orange de méthyle à l'aide de la zéolite Y
- Translated title (Spanish)
- Eliminación adsortiva rápida de eosina amarilla y naranja de metilo usando zeolita Y
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4389312027
- DOI
- 10.1038/s41598-023-48675-4
References
- https://openalex.org/W44078951
- https://openalex.org/W931554456
- https://openalex.org/W1018465570
- https://openalex.org/W1032621232
- https://openalex.org/W1578457266
- https://openalex.org/W1845799850
- https://openalex.org/W1965261946
- https://openalex.org/W1979064412
- https://openalex.org/W1982075026
- https://openalex.org/W1986113254
- https://openalex.org/W1994783469
- https://openalex.org/W1997610899
- https://openalex.org/W2010266957
- https://openalex.org/W2031970651
- https://openalex.org/W2045636237
- https://openalex.org/W2047925917
- https://openalex.org/W2060344432
- https://openalex.org/W2075146338
- https://openalex.org/W2127717959
- https://openalex.org/W2136103082
- https://openalex.org/W2293657740
- https://openalex.org/W2580823580
- https://openalex.org/W2592053589
- https://openalex.org/W2618071674
- https://openalex.org/W2791682744
- https://openalex.org/W2805259064
- https://openalex.org/W2915089623
- https://openalex.org/W2926928839
- https://openalex.org/W2949276201
- https://openalex.org/W2952316804
- https://openalex.org/W2960310401
- https://openalex.org/W2961044485
- https://openalex.org/W2968196089
- https://openalex.org/W2994007952
- https://openalex.org/W3003216799
- https://openalex.org/W3004673318
- https://openalex.org/W3010573062
- https://openalex.org/W3016814204
- https://openalex.org/W3016962061
- https://openalex.org/W3027136882
- https://openalex.org/W3033190376
- https://openalex.org/W3037365425
- https://openalex.org/W3039462790
- https://openalex.org/W3080884484
- https://openalex.org/W3087655093
- https://openalex.org/W3093794908
- https://openalex.org/W3126662231
- https://openalex.org/W3127428326
- https://openalex.org/W3128008960
- https://openalex.org/W3134287479
- https://openalex.org/W3134378765
- https://openalex.org/W3145647657
- https://openalex.org/W3161851022
- https://openalex.org/W3182169760
- https://openalex.org/W3210964515
- https://openalex.org/W4200148507
- https://openalex.org/W4206055171
- https://openalex.org/W4207055380
- https://openalex.org/W4210290822
- https://openalex.org/W4210530980
- https://openalex.org/W4226498168
- https://openalex.org/W4252324261
- https://openalex.org/W4281285724
- https://openalex.org/W4284970777
- https://openalex.org/W4296906633
- https://openalex.org/W4298127604
- https://openalex.org/W4307439278
- https://openalex.org/W4319297875
- https://openalex.org/W4327738401
- https://openalex.org/W4377234658
- https://openalex.org/W4386102263
- https://openalex.org/W4386413322