文摘
不断提高水的利用率为国内和工业活动导致了淡水的消耗。水被用于大量生产和其他活动。的行业中使用的有毒污染物与水混合,导致水质的恶化。纺织工业是主要的产业之一,释放大量的废水。染料用于纺织行业并非完全利用在染色过程中,与水混合,达到环境。Caulerpa scalpelliformis一种新型吸附剂,用于生物炭的制备和连续去除染料的连续操作。操作条件,即生物炭床深度、染料流量,和初始染料浓度,进行调查,实验结果验证了数学模型。
1。介绍
全球新兴污染物从产业已成为近年来重大挑战,造成对环境的影响,人类健康和水生动物的生活。大量使用的主要污染物是染料(1]。由于其复杂性和非生物降解的特性,他们很难移除一旦与水混合(2]。因此,废水排放进入水体前将被处理(3]。如果1 mg / L的染料在水中混合,它充当一个薄陷阱表面的水体(4,5]。这将阻止阳光扩散深入水体影响光合作用的活动。这导致许多水生生物的退化(6- - - - - -8]。
最常采用的方法是沉淀、膜过滤、氧化、离子交换和吸附过程(9,10]。使用活性炭吸附被认为是一个杰出的处理方法(11]。许多吸附剂,即沸石、硅酸盐、石灰、活性炭,。在不同的吸附剂、活性炭最常用的是由于对污染物去除效率增强特征。然而,由于其昂贵的再生性质和困难,最近的研究关注生物吸附使用废料[12]。许多biosorbents成功从农业废弃物,海藻,浪费生物量、植物的叶子,水果种子。一些微生物,即细菌、酵母、真菌、藻类和蓝藻,也用于生物吸附技术,但使用的活微生物吸附重金属有几个缺点。在潮湿的条件下,蛋白质的材料的微生物会腐烂;维护和丢弃微生物将导致额外的成本。所以,交替发展的新型吸附剂有毒污染物的去除是新兴的研究。
生物炭是一种碳质材料中形成氧限制环境下热击穿的过程。这个生物炭是富含碳、官能团和活跃的结合位点,几个毛孔存在由于热解过程(13]。许多研究人员证明了生物炭生产从稻壳,椰子壳,花生壳,海洋海藻,橙皮,日期种子,棕榈种子,等等,可以成功地用于污染物去除14]。浪费的能量被认为是其中一个工具,减少大气中温室气体。新兴技术,即气化、干燥和热解,用于将废物转化为能源(15]。在这些方法中,慢速热解被认为是一个有前途的技术将废物转化为能源,导致固体残渣称为生物炭,生物油、合成气体(16]。
全世界近45%的纺织染料使用发现活性染料(17]有毒和致癌18]。芳香环的存在在染料的结构成分表明非生物降解的特性。活性染料将织物表面之间形成共价键和染料离子,导致强烈的绑定。活性染料是一个重大的挑战,许多批处理进行了研究。然而,并不是许多研究已经证明了活性染料的补救持续研究。本研究利用生物炭生产的小说Caulerpa scalpelliformis脱色的Remazol亮橙3 r (RBO3R)。
2。材料和方法
2.1。Biosorbent准备
Caulerpa scalpelliformis是一种海洋海藻,在印度南部的海滨自然是可用的。所需数量的海藻收集,用去离子水清洗。海藻洗净晒干了7天把自然含水率。海藻被分解到7.5毫米和维护在干热灭菌器24小时在103°C。最后,海藻是保存在15分钟的马弗炉温度为350°C。Remazol亮橙3 r (RBO3R)获得Sigma-Aldrich,印度。
2.2。批处理研究
批处理研究是在一个受控环境进行轨道振动器。100毫升的所需的初始染料合作协调被用来研究吸附过程。150 rpm中保持瓶6 h。后所需的平衡时间,3毫升的样品是和在3000转离心5分钟。明显的解决方案是采取最后的染料浓度的测量使用分光光度计在490海里。分区系数计算,以确定最优初始染料浓度使用生物炭吸附。
2.3。持续的研究
图1说明了实验装置用于吸附过程的调查。蠕动泵是用来给提要从底部的列在不同的流速。提供了一个可调节柱塞顶部的列不同生物炭床深度。玻璃珠的底部提供列列内保持稳定。样品收到出口是490海里的分光光度计分析。列数据分析,即整体吸附带(∆t),突破时间(tb),耗尽时间(te),染料,这些的总量(米总),废水处理的体积(Veff)、去除效率(%)和吸附能力(更易/ g),计算(6]。此外,数学建模,即修改剂量反应(MDR)模型和Yoon-Nelson (YN)进行了研究。Sujatha et al . 2021建议的19),误差分析计算模型的准确性。
3所示。结果与讨论
3.1。批处理研究
批处理吸附研究得出结论,76.2%的最大限度的去除效率获得了0.1905 g更易吸收能力。此外,生物炭研究潜在的可重用性。结果得出结论,氢氧化钠与5 S / L比值和解吸效率的99.2%。图2说明了生物炭的分配系数在不同初始RBO3R浓度。从图2,得出分配系数随初始浓度RBO3R激增。例如,分配系数为3.92,3.18,1.6,0.6,和0.37 L / g观察为0.1,0.25,0.5,0.75,分别和1更易/ L。这表明生物炭在低浓度具有良好潜力而不是在更高浓度(20.]。
3.2。持续的研究
一般来说,研究了染料删除过程以批处理操作,这将不会创建一个解决方案实时污水处理系统。因为大多数处理厂的连续操作,治疗方法,有利于连续去除有毒污染物的实际探索可能的解决方案(19]。图3说明了在RBO3R删除列的整体性能。生物炭床深度(25、20、15厘米),流量(0.6,0.48,和0.3 L /小时),和初始RBO3R浓度(0.1,0.2,和0.25更易/ L)进行了研究。
3.3。生物炭对RBO3R吸附深度
图4说明了填充床柱的性能通过改变生物炭床深度。表1总结了整体柱在RBO3R吸附参数。可以看出激增床深度提高废水处理的体积。例如,生物炭25厘米的深度,废水处理的总体积是3.3 L,和整体吸附区报道是11个小时。72.69%和74.53的去除效率获得了20到25厘米床深处。更易与0.084和0.087 g的吸附能力是获得了20到25厘米。基于吸附能力,去除效率和体积的废水处理,生物炭25厘米的深度被选为最佳条件的最大性能列。表2总结了模型常数耐多药和YN模型。相关系数0.961是MDR观察模型。表3和4短暂的不同的误差分析。从表3和4,结果表明,MDR模型优于YN模型由于错误非常少。
3.4。流量RBO3R吸附
图5说明了RBO3R的去除效率在不同的流速。例如,流速为0.3,0.48,和0.6 L /人力资源吸附能力的0.087,0.081,0.073更易/ g。72.69%的去除效率观察流量的0.3 L /人力资源。提高效率和吸附能力降低流量是由于增加整体吸附区。例如,整个吸附区为0.3,0.48,和0.6 L /人力资源是达到11个,7.25,和5.26 h,分别。很明显,在流量减少,生物炭与染料分子的时间将会很高(21,22]。这可能会导致增加染料之间的交互和生物炭和导致增加绑定能力的生物炭23,24),而在流量增加,染料分子将被洗掉,因为绑定的时间会非常少25,26]。因此,得出流量为0.3 L /人力资源对于RBO3R吸附是最适宜的。
3.5。初始浓度对RBO3R吸附
从图6很明显,去除效率更高的RBO3R浓度较低。例如,79.56%的去除效率得到0.1更易/ L,而在0.25更易与L,达到72.69%。提高效率,减少初始RBO3R浓度可能发生,因为丰富的可用性结合位点对染料分子[很少27,28]。这可能导致最大吸附,而在较高的浓度,染料分子的可用性是非常高的,这可能会导致降低去除效率(29日,30.]。整个吸附区时间增加而减少初始RBO3R浓度。例如,吸附区11日,16日和24小时获得了0.25,0.2和0.1更易与L。整个吸附区被发现实际应用较少。基于整体柱的性能,0.25 L更易被选为最佳的初始浓度RBO3R RBO3R吸附。
4所示。结论
生物炭的合成Caulerpa scalpelliformis可以有效地用于连续操作。72.69%的最大去除效率和吸附容量0.087 g更易获得生物炭25厘米的深度,流量的0.3 L /人力资源,一个初始RBO3R浓度0.25更易/ L。数学模型的研究结论是,MDR模型是优越的。未来的研究可以探讨在评估潜在的生物炭通过投资于再生研究。可能需要进行评估建议的解决方案克服对环境的二次污染物。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
信息披露
本研究进行的亚的斯亚贝巴科技大学的就业,埃塞俄比亚。
的利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。
确认
作者感谢亚的斯亚贝巴科技大学的支持,埃塞俄比亚。他们感谢GMR理工学院、Rajam安得拉邦,和VNR Vignana Jyothi工程技术研究所、海得拉巴,技术援助来完成这个实验工作。