Порошкообразные и гранулированные опилки, модифицированные оксидом железа(III)

Oct 24, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 531 (2023) Цитировать эту статью

763 Доступа

5 цитат

Подробности о метриках

Проблемы загрязнения свинцом и реактивным красителем синего 4 (RB4) в сточных водах вызывают обеспокоенность из-за их токсичности для водной флоры и фауны и качества воды, поэтому рекомендуется удалять свинец и краситель RB4 из сточных вод перед их сбросом. Порошок опилок (SP), порошок опилок, легированный оксидом-гидроксидом железа (III) (SPF), шарики из опилок (SPB) и шарики из оксида-гидроксида железа (III), легированного железом (III) (SPFB), были синтезированы и охарактеризованы с использованием различных методов, и их эффективность удаления красителя свинца или RB4 исследовали с помощью периодических экспериментов, изотерм адсорбции, кинетики и экспериментов по десорбции. SPFB продемонстрировал более высокую удельную поверхность (11,020 м2 г-1) и меньший размер пор (3,937 нм), чем другие материалы. СП и СПФ имели неправильную форму с неоднородной структурой, тогда как СПБ и СПФБ имели сферическую форму с шероховатой поверхностью. Кальций (Ca) и кислород (O) были обнаружены во всех материалах, тогда как железо (Fe) было обнаружено только в SPF и SPFB. Во всех материалах обнаружены O–H, C–H, C=C и C–O. Эффективность удаления свинца из всех материалов была выше 82%, а эффективность удаления красителя RB4 из SPB и SPFB была выше 87%. Таким образом, добавление оксида-гидроксида железа (III) и изменение формы материала помогло повысить эффективность материала при адсорбции свинца или красителя RB4. SP и SPB соответствовали модели Ленгмюра, связанной с процессом физической адсорбции, тогда как SPF и SPFB соответствовали модели Фрейндлиха, связанной с процессом хемосорбции. Все материалы соответствовали кинетической модели псевдовторого порядка процесса химической адсорбции. Все материалы можно использовать повторно более 5 циклов с высоким удалением свинца 63%, а SPB и SPFB также можно использовать повторно более 5 циклов с высоким удалением красителя RB4 72%. Таким образом, SPFB был потенциальным материалом для удаления свинца или красителя RB4 в промышленных целях.

Загрязнение воды тяжелыми металлами или красителями создает множество проблем с качеством воды, токсичностью для водных организмов и окружающей среды, уменьшением содержания кислорода в источниках воды, препятствием для солнечного света для фотосинтеза, а также стойким накоплением и транспортировкой по пищевой цепи. Кроме того, они также создают множество последствий для здоровья человека в виде дисфункций в таких системах человека, как мозг, кровь, репродуктивная, пищеварительная и дыхательная системы, а также вызывают рак1. В частности, свинец (Pb) является токсичным тяжелым металлом, что связано с его токсичностью, стойкостью и биоаккумуляцией. Реактивный синий краситель 4 (RB4) широко используется в текстильной промышленности, поскольку он обеспечивает стойкий цвет ткани. Однако, если он попадает в окружающую среду без обработки, он влияет на водную флору и фауну и окружающую среду, как упоминалось выше. Источниками выбросов свинца или красителя RB4 являются различные отрасли производства аккумуляторов, электроники, красок, красителей, пластика и текстиля, использующие их в своих производственных процессах2,3, поэтому их сточные воды могут содержать свинец или краситель RB4. В результате для очистки сточных вод, содержащих свинец или красители, требуется очистка, которая не соответствует стандартам качества воды в целях безопасности.

Для удаления тяжелых металлов и красителей из сточных вод используются многие методы химического осаждения, коагуляции-флокуляции, электрохимических, ионного обмена и обратного осмоса; однако они имеют ограничения, связанные с неполным удалением тяжелых металлов, сложными операциями с дорогостоящими затратами, включая образование токсичных осадков, требующих утилизации4. В результате во многих исследованиях предпринимались попытки найти альтернативный метод, эффективный и экологически чистый вместо них. Метод адсорбции является хорошим методом решения вышеуказанных проблем, поскольку этот метод обеспечивает высокое удаление тяжелых металлов и красителей, приемлемую стоимость, простоту эксплуатации и создание небольшого объема осадка5. Кроме того, различные доступные варианты адсорбентов этого метода являются хорошим вариантом для пользователя, который решает, какой адсорбент подходит для удаления целевого загрязнителя, используя критерии рассмотрения доступного адсорбента в этой области, качества воды после очистки и бюджета. Некоторые адсорбенты используются для удаления конкретных ионов целевого металла или красителя из сточных вод, таких как активированный уголь, хитозан, цеолит, фруктовая кожура и отходы сельского хозяйства, продуктов питания и промышленности; однако это исследование будет сосредоточено на различных отходах в качестве недорогих адсорбентов, используемых для улучшения качества воды, а также сокращения объемов отходов с точки зрения управления отходами. Удаление тяжелых металлов или красителей из сточных вод различных отходов показано в таблице 1. Среди этих адсорбентов хорошим предложением являются опилки, поскольку они обладают хорошими химическими свойствами целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина, пектина, гидроксильных и карбоксильных групп для хорошего свинца. или адсорбция красителя RB4 в сточных водах. Кроме того, использование опилок может сократить количество отходов лесопилки и помочь решить проблему утилизации отходов, а также улучшить качество воды за счет использования опилок в качестве адсорбента. Хотя опилки обладают хорошими химическими свойствами для удаления красителя свинца или RB4, необходимо изучить метод улучшения материала с целью повышения эффективности удаления красителя свинца или RB4 в случае высокой концентрации свинца или красителя RB4 в промышленных целях.