当前世界环境

介绍

各种发达的生产，如染料、塑料、纺织品和纸张生产，在使用染料的方向上着色会产生相当大的水的消耗。因此，它会产生大量的有色废水。它设计改进了关于水覆盖这些液化污染物的长期有毒后果。含有染料的废水经常不受限制地直接流入邻近的死水池塘、排水沟和河流。这些废水排放到环境中，污染水体、水生态系统和水大气的生物多样性¹。

着色剂数量较少(少于1ppm)的存在是非常明显的;除必需物质外，废水应尽早分离，可被清除到大气中²。从工业化废物中没收着色剂是一项挑战，因为着色剂不是简单地可降解的^3.。对周期的探索包括混凝法、吸附法、光氧化法、纳滤法、超滤法、絮凝法、触发碳吸附法等几种系统考虑的去除残留染料的方法。但是这个系统仍然非常昂贵。因此，不同的环保能力已经发展成为色彩生产的必要条件。在这些系统中，吸附是一种广泛用于从织物废水中去除着色剂⁴磨碎的触发碳或粉碎的触发碳通常回收用于去除着色剂^5，6。因此，一些低价格吸附剂的使用已被考虑作为一些研究。他们必须考虑到消费低价格成分的可能性，如废橙皮⁷、柠檬皮⁸、香蕉髓、膨润土、活性污泥粉、印楝叶粉、珍珠岩;竹尘、鸭草、藻类、秸秆、污水污泥等。

吸附剂因其环境友好性、在环境中的可用性以及非常可观的电荷效率而被广泛回收利用。它可以作为一种有效的生物吸附剂，用于去除工业废水中的着色剂⁹。此外，未经提炼的木屑具有环保、无毒、可生物降解等优点，是一种可替代吸附剂¹⁰。由于活性炭的表面面积大，而且能够熟练地吸附各种不同种类的吸附剂，因此通常回收最多的吸附剂是除色剂活性炭¹¹。然而，由于价格和续订价格同样非常高，使用仍然是部分的。因此，在废水行为中使用可能仍然是不可行的。了解低成本吸附剂的吸附特性是必不可少的¹²。非传统吸附剂的使用，主要代表一定的更新，改变活性炭在消除废水中的着色剂已经提到。

总吸附剂可以补贴大气的可持续性，并为近期可行的解决方案提供令人鼓舞的利润。大量的农业衍生物和无望的室内植物供应标志着它们是活性炭接地的正确先驱。活性炭以前由农业剩余和备用室内植物供应，如花生壳¹³、稻壳¹⁴、橘子废料¹⁵腰果壳¹⁶、烟梗灰¹⁷、咖啡壳¹⁸锯末¹⁹、棕榈仁皮^20.、桉树皮²¹,玉米棒子²²、松锯末²³、芒果籽²⁴巴布木²⁵等。从剩余储备中提取活性炭的比率与可盈利的活性炭无关。在捐赠有色废水的几个行业中，纺织、染料制造、造纸和纸浆，制革厂是最多的²⁶。

基于以上文献综述，碳化金菖蒲酸;茎状活性炭(CASAC)是一种从当地获得的廉价低成本材料，用于研究水溶液中结晶紫染料(CVD)的吸附。

材料与方法

材料

采用结晶紫染料(E-Merck)水溶液作为吸附物金菖蒲酸;采用茎状活性炭作为吸附剂。完全，这些修订的化学物质回收是商业上可获得的AnalaR级(E-Merck和SD-fine，印度)。

方法

活性炭是由金菖蒲酸;干活性炭和这种未煮熟的固体是从当地供应商那里获得的。固体材料用热蒸馏水洗涤以去除泥土，切成较小的尺寸并脱水。活性炭将过量物料经浓H浸泡后整理₂所以₄。对于浸泡过的，酸的份额占物料体积和重量的0.5:1。之后，燃烧的固体物质在蒸馏H中清洗几次₂直到，洗涤的pH值适宜公正。然后在350℃下对固体物料进行脱水和碳化⁰C消耗马弗炉(技术)。最后，对活性炭进行研磨和筛分，用于进一步的研究。

一种含有1000的吸附质标准水溶液毫克/升通过将已知量的结晶紫染料(CVD)溶解在两次纯化的H中来排列染料溶液₂O.实验过程中，双纯化液循环使用。在寄售对称过程中，吸附实验仍然被接受。One hundred.毫克在碘烧瓶中取吸附剂，加入100毫升将已知浓度的CVD溶液和混合物在温度调节水浴摇床中以不同的时间间隔进行搅拌。用分光光度计(Systronics 169型号)测定每次滤液中CVD溶液的剩余浓度nm。实验在三种不同的温度下连续进行即.， 303, 313和323K没收CVD溶液。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对吸附过程进行了表征。

结果与讨论

吸附剂用量、pH和搅拌时间的影响

这些实验从50岁开始完成毫克到200年毫克吸附剂，100毫升20毫克/升不同时间间隔的CVD溶液和搅拌。结果表明，由于染料吸收率高，最佳用量为100 mg，为静态;由于CVD溶液和pH的极端没收，最佳pH为8_zpc取值为5.74。所有实验均在最佳搅拌时间为50时进行最小值²⁷。

初始浓度和温度的影响

由表3.1可知，CVD吸附量(q_e)随着CVD初始浓度的增加而降低，因为传质驱动力相对较大。在较高浓度的染料溶液中，由于CASAC表面活性位点的可得性降低，例如水溶液和固相之间的传质阻力，染料去除率降低²⁸移除CVD的百分比从30%增加^oC到50^oC，吸附过程可能为吸热性质。这些结果表明，CVD从固相到体相的避免趋势是由于吸附剂和吸附物活性位点之间的静电相互作用。

表3.1:平衡参数和CVD去除。

吸附等温线

吸附的结果通常是根据吸附等温线来定义和建模的。它是指单位重量吸附剂吸附着色剂的数量与体相的对称浓度。Langmuir模型的线性形式²⁹和Freundlich方程^30.用来研究吸附等温线。

单层吸附容量(Q_o)值随温度的升高而降低，说明在较低的温度下有利于吸附³¹。可以看出，随着温度的升高，染料扩散到吸附剂中的速度变慢。吸附能(b_l)值表明结合位点与染料的亲和力是有利的。吸附容量(k_f)随着温度从30度上升^oC到50^oC。这表明，在较高的浓度下，吸附是首选的。随着温度的升高，吸附强度(n)值变化不大。n的值为2。所有n值均> 1，表明吸附良好。Tempkin isotherm revealed the equilibrium binding constant readings and heat of adsorption readings are shown to lowest binding energy and lowest heat of adsorption by adsorption of CVD. The adsorption equilibrium data was presented in figure 3.1, figure 3.2. and table 3.2.

表3.2:吸附等温线模型结果。

图3.1:Langmuir吸附图。 点击此处查看图

图3.2:Freundlich吸附图。 点击此处查看图

热力学参数

平衡常数、标准的†G、†H和†S的变化见表3.3。基于上述参数，吸热吸附过程表现为K值升高_o随着温度的升高。结果表明，标准自由能随CVD初始浓度的增加而增大。标准的†G值为负，吸附过程是自发的。从21.65 kJ变化到63.02 kJ摩尔¹CVD在CASAC上的吸附。的standard enthalpy values are positive, suggested adsorption method is endothermic nature. Standard entropy values for the adsorption method are positive which was the range from 74.66 to 218.58JK¹摩尔¹用于吸附CVD。表明CVD吸附在CASAC上的固溶界面具有高度的随机性。CVD在CASAC上的吸附活化能为9.2549 kJ/mol/K。

表3.3:热力学参数。

吸附动力学

采用Lagergren准一级和准二级吸附动力学模型对吸附数据进行了研究。结果见表3.4和图3.3。相关系数(r²)的拟二级动力学值为0.999。从相关系数值和较小偏差百分比来看，拟二级动力学图拟合优于拟一级动力学图。

表3.4:拟一级和拟二级动力学模型。

图3.3:拟二阶动力学图。 点击此处查看图

扫描电镜研究

CASAC吸附CVD前后的SEM照片如图3.4和3.5所示。结果表明，吸附前吸附剂存在多孔结构。它的表面有洞穴和孔洞类型的开口，这绝对可以增加表面积。CVD吸附后，SEM照片显示CASAC表面明显被CVD覆盖。这清楚地表明CVD吸附改变了吸附剂的结构。

图3.4:CVD吸附前。 点击此处查看图

图3.5:A利一个CVD吸附。 点击此处查看图

傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究

吸附前的CASAC光谱(图未示出)在3412 cm处¹指定活性炭-OH基团的存在。芳-CH伸展基团在2920cm处¹。峰在2849厘米处¹指定了-CO伸展基团醛的存在。峰在1591 cm处¹指定了伯胺的N-H弯曲和芳香基团的-C-C拉伸。在1380厘米的区域¹指定-CH伸展的烷烃基团。在1118厘米的区域¹表明脂肪胺的C-N拉伸。吸附后，峰的波数有小的偏移，部分峰在FTIR光谱中可见。结果表明，这些活性基团参与了CVD在CASAC上的吸附。

结论

的金菖蒲酸茎状活性炭(CASAC)是一种本地可得、环保和低成本的材料。将其作为有前途的吸附剂用于水溶液中结晶紫染料的去除。吸附剂的最佳用量为100毫克，最佳pH值为8，最佳接触时间为50最小值用于去除CVD。Freundlich、Langmuir和Tempkin等温吸附模型描述了CVD在CASAC上的吸附行为。拟二级动力学模型与拟一级动力学模型更为吻合。温度从30℃升高到50℃，CVD的去除率提高^oC。通过扫描电镜前后对比，证实了CVD的吸附作用。废活性炭和吸附物的回收是未来的发展方向和挑战。

鸣谢

作者要感谢Bharathidasan大学允许他们进行博士研究工作。Musiri Arignar Anna Government艺术学院化学系，因允许研究实验室工作而受到高度赞赏。

资金

作者在研究、撰写和发表这篇文章时没有得到任何经济支持。

利益冲突

作者没有任何利益冲突。

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