Получение адсорбентов из растительных отходов, модифицированных лимонной кислотой
Вантажиться...
Дата
2019
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
В работе изучено влияние условий модификации растительных отходов (соломы ячменя и стеблей кукурузы) лимонной кислотой на их адсорбционные свойства по отношению к катионным красителям (метиленовому голубому и малахитовому зеленому).
В качестве независимых факторов, влияющих на процесс модификации растительных
отходов, исследованы: концентрация лимонной кислоты, время и температура модификации. Реализовано центральное композитное планирование со звездными точками
и получены регрессионные уравнения второго порядка, позволяющие прогнозировать
степень адсорбционного выделения катионных красителей в зависимости от факторов
модификации растительных отходов. Установлено, что при модификации соломы ячменя и стеблей кукурузы оптимальными являются следующие условия: концентрация
лимонной кислоты 0,78 М; время 210 мин и температура 393 К.
В даний час інформація про вплив факторів при отриманні модифікованих рослинних відходів з використанням лимонної кислоти на їх адсорбційні властивості по відношенню до катіонних барвників нечисленна і суперечлива. У даній роботі був розроблений експеримент з пошуку оптимальних змінних, таких як концентрація лимонної кислоти, температура модифікації та час модифікації для отримання адсорбентів з лігноцелюлозних рослинних відходів (соломи ячменю та стебел кукурудзи) шляхом їх модифікації та застосування для вилучення катіонних барвників (метиленового блакитного і малахітового зеленого). Функцію відклику оцінювали за допомогою ступеня адсорбційного вилучення катіонних барвників. Для оптимізації модифікації рослинних відходів використано методологію центрального композитного планування (типу 23). Це дозволило провести мінімальну кількість експериментів, а також проаналізувати взаємодію між змінними факторами. Математичні моделі щодо впливу фактичних змінних модифікації рослинних відходів на адсорбційне вилучення катіонних барвників отримані як рівняння регресії з використанням програмного забезпечення MINITAB 18. Визначені значення коефіцієнтів кореляції та скорегованих коефіцієнтів кореляції для регресійних рівнянь і підтверджена їх лінійність. Розраховані значення ступеней вилучення катіонних барвників добре узгоджуються з експериментальними значеннями. Встановлені оптимальні умови модифікації рослинних відходів: концентрація лимонної кислоти, час та температура модифікації – 0,78 М, 210 хв і 393 К відповідно. За цих умов модифіковані солома ячменю та стебла кукурудзи дозволяють вилучати катіонні барвники на 93-95%. Проаналізовано фізико-хімічні характеристики не модифікованих та модифікованих соломи ячменю та стебел кукурудзи, отриманих в оптимальних умовах модифікації.
Currently, information about the influence of factors for the obtaining modified plant waste using citric acid on their adsorption properties towards to cationic dyes is few and contradictory. In this paper experiment was designed to find the optimum variables such as citric concentration, modification temperature and modification time for the obtaining of adsorbents from ligno-cellulosic plant waste (barley straw and corn stalks) by their modification and using for removal cationic dyes (methylene blue and malachite green). The response of the designed experiment was evaluated through cationic dyes removal efficiency. For optimization of plant waste modification response surface methodology was utilized where full factorial central composite design (as 23) has been employed. It allows to carry out a minimum number of experiments, as well as to analyze the interaction between the variables. The empirical models regarding actual variables of plant waste modification for cationic dye removal efficiency were obtained using MINITAB 18 software as regression equations. The values of R2 and R2 adj for dyes removal efficiency were found and their values verified the linearity between the model’s calculated results and experimental data for cationic dyes removal efficiency. Predicted values thus obtained were closed to experimental value indicating suitability of the models. The optimum points for citric concentration, modification time and temperature were found to be 0.78 M, 210 min and 393 K, respectively. Under these conditions, the modified adsorbents from barley straw and corn stalks removal efficiency should have maximum of 93-95 %. The physico-chemical characteristics of unmodified and modified barley straw and corn stalks prepared at optimum points for citric concentration, modification time and temperature were analyzed.
В даний час інформація про вплив факторів при отриманні модифікованих рослинних відходів з використанням лимонної кислоти на їх адсорбційні властивості по відношенню до катіонних барвників нечисленна і суперечлива. У даній роботі був розроблений експеримент з пошуку оптимальних змінних, таких як концентрація лимонної кислоти, температура модифікації та час модифікації для отримання адсорбентів з лігноцелюлозних рослинних відходів (соломи ячменю та стебел кукурудзи) шляхом їх модифікації та застосування для вилучення катіонних барвників (метиленового блакитного і малахітового зеленого). Функцію відклику оцінювали за допомогою ступеня адсорбційного вилучення катіонних барвників. Для оптимізації модифікації рослинних відходів використано методологію центрального композитного планування (типу 23). Це дозволило провести мінімальну кількість експериментів, а також проаналізувати взаємодію між змінними факторами. Математичні моделі щодо впливу фактичних змінних модифікації рослинних відходів на адсорбційне вилучення катіонних барвників отримані як рівняння регресії з використанням програмного забезпечення MINITAB 18. Визначені значення коефіцієнтів кореляції та скорегованих коефіцієнтів кореляції для регресійних рівнянь і підтверджена їх лінійність. Розраховані значення ступеней вилучення катіонних барвників добре узгоджуються з експериментальними значеннями. Встановлені оптимальні умови модифікації рослинних відходів: концентрація лимонної кислоти, час та температура модифікації – 0,78 М, 210 хв і 393 К відповідно. За цих умов модифіковані солома ячменю та стебла кукурудзи дозволяють вилучати катіонні барвники на 93-95%. Проаналізовано фізико-хімічні характеристики не модифікованих та модифікованих соломи ячменю та стебел кукурудзи, отриманих в оптимальних умовах модифікації.
Currently, information about the influence of factors for the obtaining modified plant waste using citric acid on their adsorption properties towards to cationic dyes is few and contradictory. In this paper experiment was designed to find the optimum variables such as citric concentration, modification temperature and modification time for the obtaining of adsorbents from ligno-cellulosic plant waste (barley straw and corn stalks) by their modification and using for removal cationic dyes (methylene blue and malachite green). The response of the designed experiment was evaluated through cationic dyes removal efficiency. For optimization of plant waste modification response surface methodology was utilized where full factorial central composite design (as 23) has been employed. It allows to carry out a minimum number of experiments, as well as to analyze the interaction between the variables. The empirical models regarding actual variables of plant waste modification for cationic dye removal efficiency were obtained using MINITAB 18 software as regression equations. The values of R2 and R2 adj for dyes removal efficiency were found and their values verified the linearity between the model’s calculated results and experimental data for cationic dyes removal efficiency. Predicted values thus obtained were closed to experimental value indicating suitability of the models. The optimum points for citric concentration, modification time and temperature were found to be 0.78 M, 210 min and 393 K, respectively. Under these conditions, the modified adsorbents from barley straw and corn stalks removal efficiency should have maximum of 93-95 %. The physico-chemical characteristics of unmodified and modified barley straw and corn stalks prepared at optimum points for citric concentration, modification time and temperature were analyzed.
Опис
Ключові слова
модификация, растительные материалы, адсорбция, катионные красители, центральный композитный план, модифікація, рослинні матеріали, адсорбція, катіонні барвники, центральний композитний план, modification, plant materials, adsorption, cationic dyes, central composite design
Бібліографічний опис
Вісник Одеського національного університету = Odesa National University Herald