Abstract: La disponibilité de l'eau potable devient de plus en plus difficile en raison du niveau croissant de la population mondiale et de la révolution industrielle. L'utilisation disproportionnée du bleu de méthylène (MB), en particulier dans les applications industrielles, est une préoccupation croissante en raison de sa grande résistance à la biodégradation et de sa propension à altérer les environnements aquatiques. Dans cette étude, nous avons développé de nouvelles nanoparticules d'oxyde de calcium respectueuses de l'environnement à partir de coquilles d'œufs et d'arêtes de poisson (CaONPs-ES et CaONPs-FB) et les avons décorées sur des surfaces d'oxyde de graphène (GO). Les deux nanocomposites (CaONPs-ES @GO et CaONPs-FB @GO) ont été caractérisés à l'aide d'instruments de l'état de l'art et utilisés pour l'élimination du MB des solutions aqueuses d'électrons de transmission. De plus, la performance adsorbante de CaONPs-ES@GO et CaONPs-FB@GO et leurs mécanismes d'interaction avec le MB ont été étudiés. Les résultats BET, SEM/EDX et XPS ont révélé que lesCaONPs-ES @GO et CaONPs-FB @GO étaient principalement mésoporeux, avec des surfaces de 112 m²/g et 108 m²/g, respectivement. Les isothermes et la cinétique d'adsorption dépendantes de la température de CaONPs-ES @GO etCaONPs-FB @GO vers MB étaient cohérentes avec les modèles de Redlich-Peterson et de pseudo-seconde-ordre, respectivement. Le modèle de Redlich-Peterson a démontré une similitude d'adsorption avec le modèle de Freundlich plus que le modèle de Langmuir, suggérant la prédominance d'un mécanisme multicouche hétérogène. Les nanocomposites synthétisés présentaient une réutilisabilité et une stabilité élevées pour l'adsorption de MB (>70 %) même après 10 cycles successifs d'adsorption-désorption. Les évaluations thermodynamiques ont révélé que le processus d'adsorption était spontané, endothermique et entraîné physiquement. Les nanocomposites ont présenté un comportement d'adsorption sélective exceptionnel envers MB à partir du mélange contenant MB/RhB et MB/MO avec une efficacité de séparation de 99,10% et 77,34% pour CaO-ES @GO, et 61,23% et 47,81% pour CaO-FB@GO respectivement. Les mécanismes d'interaction particulaire au sein des nanocomposites impliquaient principalement l'interaction π-π, la liaison hydrogène, le remplissage des pores et l'attraction électrostatique. L'analyse des coûts a révélé que les nanocomposites développés sont plus économiques pour le traitement du MB dans une application à grande échelle. Sur la base de l'analyse statistique utilisant la méthodologie de la surface de réponse (RSM), les effets contributifs de la température et du dosage de l'adsorbant, ainsi que l'effet unique du pH, ont eu l'impact le plus significatif sur l'élimination du MB. Les nanocomposites démontrent un potentiel prometteur pour un traitement durable du MB.
La disponibilidad de agua potable se está volviendo cada vez más difícil debido al aumento del nivel de población mundial y la revolución industrial. El uso desproporcionado del azul de metileno (MB), particularmente en aplicaciones industriales, es una preocupación creciente debido a su alta resistencia a la biodegradación y propensión a contaminar los ambientes acuáticos. En este estudio, desarrollamos nuevas nanopartículas de óxido de calcio ecológicas a partir de cáscaras de huevo y espinas de pescado (CaONPs-ES y CaONPs-FB) y las decoramos sobre superficies de óxido de grafeno (GO). Ambos nanocompuestos (CaONPs-ES @GO y CaONPs-FB @GO) se caracterizaron utilizando instrumentos de estado de la técnica y se utilizaron para la eliminación de MB de soluciones acuosas de electrones de transmisión. Adicionalmente, se investigó el desempeño adsortivo de CaONPs-ES @GO y CaONPs-FB @GO y sus mecanismos de interacción con MB. Los resultados de BET, SEM/edX y XPS revelaron que losCaONPs-ES @GO yCaONPs-FB @GO eran predominantemente mesoporosos, con áreas superficiales de 112 m²/g y 108 m²/g, respectivamente. Las isotermas de adsorción dependientes de la temperatura y la cinética de CaONPs-ES @GO yCaONPs-FB @GO hacia MB fueron consistentes con los modelos de Redlich-Peterson y pseudo-segundo orden, respectivamente. El modelo de Redlich-Peterson demostró una similitud de adsorción con el modelo de Freundlich más que con el modelo de Langmuir, lo que sugiere el dominio de un mecanismo multicapa heterogéneo. Los nanocompuestos sintetizados mostraron una alta reutilización y estabilidad para la adsorción de MB (>70%) incluso después de 10 ciclos sucesivos de adsorción-desorción. Las evaluaciones termodinámicas revelaron que el proceso de adsorción era espontáneo, endotérmico e impulsado físicamente. Los nanocompuestos exhibieron un comportamiento de adsorción selectiva sobresaliente hacia MB de la mezcla que contenía MB/RhB y MB/MO con una eficiencia de separación de 99.10% y 77.34% paraCaO-ES @GO, y 61.23% y 47.81% para CaO-FB@GO respectivamente. Los mecanismos de interacción de partículas dentro de los nanocompuestos involucraron principalmente la interacción π-π, los enlaces de hidrógeno, el llenado de poros y la atracción electrostática. El análisis de costes reveló que los nanocompuestos desarrollados son más económicos para tratar MB en una aplicación a gran escala. Con base en el análisis estadístico utilizando la metodología de superficie de respuesta (RSM), los efectos contribuyentes de la temperatura y la dosificación del adsorbente, así como el efecto único del pH, tuvieron el impacto más significativo en la eliminación de MB. Los nanocompuestos demuestran un potencial prometedor para el tratamiento sostenible de la MB.
Potable water availability is becoming increasingly challenging due to increasing level of global population and industrial revolution. The disproportionate use of methylene blue (MB), particularly in industrial applications, is a growing concern due to its high resistance to biodegradation and propensity to taint aquatic environments. In this study, we developed novel eco-friendly calcium oxide nanoparticles from eggshells and fishbones (CaONPs-ES and CaONPs-FB) and decorated them on graphene oxide (GO) surfaces. Both nanocomposites (CaONPs-ES@GO and CaONPs-FB@GO) were characterized using state-art-instruments and used for the removal of MB from aqueous solutions. transmission electron. Additionally, the adsorptive performance of CaONPs-ES@GO and CaONPs-FB@GO and their mechanisms of interaction with MB were investigated. BET, SEM/EDX, and XPS results revealed that the CaONPs-ES@GO and CaONPs-FB@GO were predominantly mesoporous, with surface areas of 112 m²/g and 108 m²/g, respectively. The temperature-dependent adsorption isotherms and kinetics of CaONPs-ES@GO and CaONPs-FB@GO towards MB were consistent with Redlich-Peterson and pseudo-second-order models, respectively. The Redlich-Peterson model demonstrated an adsorption similarity to the Freundlich model more than the Langmuir model, suggesting the dominance of a heterogeneous multilayer mechanism. The synthesized nanocomposites exhibited high reusability and stability for MB adsorption (>70%) even after 10 successive adsorption-desorption cycles. Thermodynamic evaluations revealed that the adsorption process was spontaneous, endothermic, and physically driven. The nanocomposites exhibited an outstanding selective adsorption behaviour towards MB from the mixture containing MB/RhB and MB/MO with separation efficiency of 99.10% and 77.34% for CaO-ES@GO, and 61.23% and 47.81% for CaO-FB@GO respectively. The particulate interaction mechanisms within the nanocomposites primarily involved π-π interaction, hydrogen bonding, pore-filling, and electrostatic attraction. The cost analysis revealed that the developed nanocomposites are more economical for treating MB in a large-scale application. Based on the statistical analysis using response surface methodology (RSM), the contributing effects of temperature and adsorbent dosage, as well as the single effect of pH, had the most significant impact on MB removal. The nanocomposites demonstrate a promising potential for sustainable MB treatment.
أصبح توافر المياه الصالحة للشرب يمثل تحديًا متزايدًا بسبب زيادة مستوى السكان العالمي والثورة الصناعية. الاستخدام غير المتناسب للميثيلين الأزرق (MB)، لا سيما في التطبيقات الصناعية، هو مصدر قلق متزايد بسبب مقاومته العالية للتحلل البيولوجي والميل إلى البيئات المائية الملوثة. في هذه الدراسة، طورنا جسيمات نانوية جديدة صديقة للبيئة من أكسيد الكالسيوم من قشر البيض وعظام السمك (CaONPs - ES و CaONPs - FB) وزينناها على أسطح أكسيد الجرافين (GO). تم تمييز كل من المركبات النانوية (CaONPs - ES @GO و CaONPs - FB @GO) باستخدام أجهزة حديثة واستخدمت لإزالة ميجابايت من المحاليل المائية. إلكترون الإرسال. بالإضافة إلى ذلك، تم التحقيق في الأداءالامتزازي لـ CaONPs - ES @GO و CaONPs - FB @ GO وآليات تفاعلهم مع MB. كشفت نتائج BET و SEM/EDX و XPS أن CaONPs - ES @GO و CaONPs - FB @GO كانت في الغالب متوسطة المسام، بمساحات سطحية تبلغ 112 مترمربع/جم و 108 مترمربع/جم، على التوالي. كانت متساويات الامتزاز المعتمدة على درجة الحرارة وحركية CaONPs - ES @GO و CaONPs - FB @GO نحو MB متسقة مع نماذج Redlich - Peterson و Pseudo - second - order، على التوالي. أظهر نموذج Redlich - Peterson تشابهًا في الامتزاز مع نموذج Freundlich أكثر من نموذج Langmuir، مما يشير إلى هيمنة آلية متعددة الطبقات غير متجانسة. أظهرت المركبات النانوية المصنعة قابلية عالية لإعادة الاستخدام والاستقرار لامتزاز ميجابايت (>70 ٪) حتى بعد 10 دورات امتزاز وامتزاز متتالية. كشفت التقييمات الديناميكية الحرارية أن عملية الامتزاز كانت تلقائية وماصة للحرارة ومدفوعة جسديًا. أظهرت المركبات النانوية سلوك امتزاز انتقائي متميز تجاه بروميد الميثيل من الخليط الذي يحتوي على بروميد الميثيل/RhB وبروميد الميثيل/MO بكفاءة فصل 99.10 ٪ و 77.34 ٪ لـ CaO - ES @GO، و 61.23 ٪ و 47.81 ٪ لـ CaO - FB @GO على التوالي. تضمنت آليات تفاعل الجسيمات داخل المركبات النانوية في المقام الأول تفاعل π - π، والترابط الهيدروجيني، وملء المسام، والتجاذب الكهروستاتيكي. كشف تحليل التكلفة أن المركبات النانوية المطورة أكثر اقتصادا لعلاج بروميد الميثيل في تطبيق واسع النطاق. بناءً على التحليل الإحصائي باستخدام منهجية سطح الاستجابة (RSM)، كان للتأثيرات المساهمة في درجة الحرارة والجرعة الممتزة، بالإضافة إلى التأثير الفردي للرقم الهيدروجيني، التأثير الأكبر على إزالة بروميد الميثيل. تُظهر المركبات النانوية إمكانات واعدة للعلاج المستدام لبروميد الميثيل.
Processing Request
No Comments.