Новости

Nov 18, 2023

Адсорбционное поведение модифицированного рамнолипидом магнитного слоистого двойного гидроксида Co/Al для удаления катионных и анионных красителей

Scientific Reports, том 12, номер статьи: 14623 (2022) Цитировать эту статью 1980 Доступ 32 Цитирования 1 Подробности альтметрических показателей В настоящем исследовании магнитный рамнолипид-Co/Al имеет двойной слой

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 14623 (2022) Цитировать эту статью

Доступы 1980 г.

32 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В настоящем исследовании был синтезирован магнитный слоистый двойной гидроксид рамнолипид-Co/Al (MR-LDH) для поглощения метиленового синего (MB) и реактивного оранжевого 16 (RO16) из водного раствора. Основные параметры, включая pH, дозировку адсорбента, время контакта и начальную концентрацию аналита, были оптимизированы для достижения наилучшей эффективности адсорбции. Соответственно, элиминация MB на MR-LDH улучшается в основной среде благодаря электростатическим взаимодействиям между отрицательным зарядом MR-LDH и положительным зарядом красителя MB. Напротив, кислая среда (pH = 3) предпочтительна для адсорбции RO16 из-за водородных связей между протонированной формой азокрасителя и протонированными гидроксильными группами на поверхности MR-LDH. Рассчитанные максимальные адсорбционные емкости для МБ и RO16 составили 54,01 и 53,04 мг/г при 313 К соответственно. Модель Ленгмюра, предполагающая монослойную адсорбцию на поверхности адсорбента, дает лучшее объяснение адсорбции обоих красителей (R2 = 0,9991 для MB и R2 = 0,9969 для RO16). Более того, кинетическая модель псевдовторого порядка лучше всего описывала процесс адсорбции МБ (R2 = 0,9970) и RO16 (R2 = 0,9941). Предложенный адсорбент сохраняет стабильные характеристики адсорбции в течение четырех последовательных циклов. После каждого процесса адсорбции MR-LDH легко отделяется внешним магнитом. Результаты показывают, что MR-LDH оказался отличным адсорбентом для удаления как катионных, так и анионных органических красителей из водных растворов.

В результате постоянного выброса загрязняющих веществ в окружающую среду, особенно в воду, удаление промышленных сточных вод, в том числе кожевенной, полиграфической, текстильной, нефтеперерабатывающей, пластмассовой и нефтяной промышленности, стало одной из глобальных проблем1,2,3,4. ,5. Из-за медленного разложения и токсичности красители могут нанести непоправимый ущерб окружающей среде и привести к серьезным проблемам у водных животных и людей6,7,8.

Красители для текстиля классифицируются по функциональным группам: нитро, нитрозо, азо, антрахинон, индиго, сера и т. д.9,10. Эти красители неподатливы, не биоразлагаемы, биоаккумулятивны, токсичны и канцерогенны и оказывают вредное воздействие на окружающую среду даже при низких концентрациях11,12,13,14. Также принято классифицировать красители по заряду, который остается на их частицах после растворения в водной среде. К этим категориям относятся анионные (включая прямые, кислотные и реактивные красители), катионные (включая все основные красители) и неионные (дисперсные красители)15,16.

Хлорид метилтиониния, обычно называемый метиленовым синим, представляет собой водорастворимый небиоразлагаемый катионный краситель, принадлежащий к семейству тиазинов, с pka 3,8. Reactive Orange 16, водорастворимый, неподатливый и ксенобиотический моноазокраситель с PKA 3,75, по своей природе опасен и оказывает канцерогенное и мутагенное действие на человека17,18,19,20. Поэтому удаление красителей из сточных вод считается экологической проблемой21,22.

Для удаления синтетических красителей из загрязняющей воды использовались различные методы, включая фильтрацию, флокуляцию, биологическую очистку, коагуляцию, адсорбцию, экстракцию, мембранное разделение, фотокаталитическое разложение и окисление23,24,25,26. Некоторые из этих традиционных методов были ограничены из-за их сложности, трудоемкости и неэкономичности27. Таким образом, необходимо найти наиболее эффективный и простой метод очистки сточных вод от красителей28. В последние десятилетия адсорбция привлекла большое внимание как более предпочтительный метод благодаря своей гибкости и простоте конструкции, а также нечувствительности к токсичным загрязнителям и отсутствию образования токсичных материалов2,25,29,30,31. Эффективность адсорбции во многом зависит от свойств адсорбента30. Традиционные адсорбенты, включая глину, биоуголь, хитозан, цеолит, диоксид кремния или синтетические адсорбенты, включая активный уголь, полимеры, мезопористый углеродный материал, отходы резиновых покрышек или фильтрующие мембраны, были протестированы для удаления загрязнений из сточных вод32,33,34.