Adsorption of anionic dyes on corn stalks modified by polyaniline: kinetics and thermodynamic studies
Вантажиться...
Дата
2017
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Extensive use of synthetic dyes in different industries has created a major pollution problem. Among
various treatments, adsorption has been considered as an effective method due to its simplicity,
availability and effectiveness in removing o f dyes from wastewaters. In the current work, the composite
“corn stalks-polyaniline” (CS-PAN) is proposed to be used as alternative adsorbent to expensive
activated carbons. We have synthesized the new composite by the chemical polymerization o f aniline on
the surface o f corn stalks using (NH4) 2S2O8 as an oxidation agent and H3PO4 as a dopant. The composite
was characterized by using Fourier infrared spectroscopy, specific surface area analysis, pH o f point zero
charge, bulk density, and total pore volume. In comparison with corn stalks, the composite CS-PAN had a
high adsorption capacity and efficiency toward anionic dyes (Acid Red and Acid Orange) in the aqueous
medium. The adsorption process attains equilibrium within 120-150 min. The adsorption o f the acid dyes
increased on CS-PAN composite with increase in temperature. It indicates that the adsorption is an
endothermic process. Kinetic studies revealed the adsorption process was best described by the reaction
model ofpseudo-second order than pseudo-first order. The activation energy o f adsorption was calculated
as 13.1 and 7.8 kJ/mol fo r Acid Red and Acid Orange, respectively. Equilibrium adsorption studies o f the
anionic dyes on CS-PAN indicated the Langmuir equation f it better than the Freundlich equation.
Maximum adsorption capacity CS-PAN was calculated at different temperatures (303, 313, and 328 K) as
7.010-5, 8.310-5, 10.7-10-5 and 9.810-5, 12.2-10-5, 16.010-5 mol/g toward Acid Red and Acid Orange,
respectively. The values o f the standard free energy change have been calculated as -29.6, -30.7, -32.6
fo r Acid Red and -30.1, -31.1, -32.7 kJ/mol fo r Acid Orange at 303, 313, and 323 K, respectively, which
indicating that a spontaneous process occurred. Calculations indicated that the enthalpy changes o f
adsorption were 6.7 and 1.3 kJ/mol for Acid Red and Acid Orange, respectively. Besides, the calculated
standard entropy changes o f adsorption were 107 and 85 J/mol K for Acid Red and Acid Orange,
respectively. Consequently, the composite CS-PAN, an inexpensive, easily synthesized, and efficient
adsorbent, could be an alternative fo r more costly adsorbents used fo r removal o f anionic dyes in
wastewater treatment.
Хімічною полімеризацією аніліну на поверхні стебел кукурудзи (СК) за допомогою окиснювача (NH4) 2S2O8, та допанта H3PO4 отримано композит СК-ПАН. Його застосували як новий адсорбент для адсорбції аніонних барвників (кислотного червоного і кислотного жовто-гарячого). Вивчено кінетику та термодинаміку адсорбції барвників з водних розчинів на СК та СК-ПАН. Кінетика адсорбції барвників за допомогою СК та СК-ПАН добре описується моделлю псевдодругого порядку. Рівноважні дані проаналізовані за допомогою рівнянь ізотерм Фрейндліха і Ленгмюра. Модель Ленгмюра краще описує експериментальні ізотерми адсорбції, ніж модель Фрейндліха. Термодинамічні розрахунки показали, що адсорбція є спонтанним і ендотермічним процесом.
Химической полимеризацией анилина на поверхности стеблей кукурузы (СК) с помощью окислителя (NH4) 2S2O8 и допанта H3PO4 получен композит СК-ПАН. Его использовали в качестве нового адсорбента для адсорбции анионных красителей (кислотного красного и кислотного оранжевого). Изучена кинетика и термодинамика адсорбции красителей из водных растворов на СК и СК-ПАН. Кинетика адсорбции красителей с помощью СК и СК-ПАН хорошо описывается моделью псевдо-второго порядка. Равновесные данные проанализированы с помощью уравнений изотерм Фрейндлиха и Ленгмюра. Модель Ленгмюра лучше описывает экспериментальные изотермы адсорбции, чем модель Фрейнлдиха. Термодинамических расчеты показали, что адсорбция является спонтанным и эндотермическим процессом.
Хімічною полімеризацією аніліну на поверхні стебел кукурудзи (СК) за допомогою окиснювача (NH4) 2S2O8, та допанта H3PO4 отримано композит СК-ПАН. Його застосували як новий адсорбент для адсорбції аніонних барвників (кислотного червоного і кислотного жовто-гарячого). Вивчено кінетику та термодинаміку адсорбції барвників з водних розчинів на СК та СК-ПАН. Кінетика адсорбції барвників за допомогою СК та СК-ПАН добре описується моделлю псевдодругого порядку. Рівноважні дані проаналізовані за допомогою рівнянь ізотерм Фрейндліха і Ленгмюра. Модель Ленгмюра краще описує експериментальні ізотерми адсорбції, ніж модель Фрейндліха. Термодинамічні розрахунки показали, що адсорбція є спонтанним і ендотермічним процесом.
Химической полимеризацией анилина на поверхности стеблей кукурузы (СК) с помощью окислителя (NH4) 2S2O8 и допанта H3PO4 получен композит СК-ПАН. Его использовали в качестве нового адсорбента для адсорбции анионных красителей (кислотного красного и кислотного оранжевого). Изучена кинетика и термодинамика адсорбции красителей из водных растворов на СК и СК-ПАН. Кинетика адсорбции красителей с помощью СК и СК-ПАН хорошо описывается моделью псевдо-второго порядка. Равновесные данные проанализированы с помощью уравнений изотерм Фрейндлиха и Ленгмюра. Модель Ленгмюра лучше описывает экспериментальные изотермы адсорбции, чем модель Фрейнлдиха. Термодинамических расчеты показали, что адсорбция является спонтанным и эндотермическим процессом.
Опис
Ключові слова
adsorption, kinetics, thermodynamics, anionic dye, corn stalk, polyaniline, адсорбція, кінетика, термодинаміка, аніонний барвник, стебла кукурудзи, поліанілін, адсорбция, кинетика, термодинамика, анионный краситель, стебли кукурузы, полианилин
Бібліографічний опис
Chemistry, Physics and Technology o f Surface