Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження
The adsorption performance of cationic dyes (methylene blue and malachite green) on barley straw modified by citric acid has been studied. Barley straw modified by citric acid is a low-cost and eco-friendly adsorbent, however the effectiveness of the adsorbent towards cationic dyes have not yet been...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/627 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543936986742784 |
|---|---|
| author | Soldatkina, L. M. Yanar, M. A. |
| author_facet | Soldatkina, L. M. Yanar, M. A. |
| author_sort | Soldatkina, L. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-07-02T12:29:12Z |
| description | The adsorption performance of cationic dyes (methylene blue and malachite green) on barley straw modified by citric acid has been studied. Barley straw modified by citric acid is a low-cost and eco-friendly adsorbent, however the effectiveness of the adsorbent towards cationic dyes have not yet been examined. Accordingly, kinetic, equilibrium, and thermodynamic aspects of the cationic dyes adsorption from aqueous solution were studied in order to evaluate the citric acid modified barley straw efficiency. The modified barley straw was characterized versus unmodified matter using Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR). FT-IR analysis showed that modification of barley straw using citric acid allowed us to increase the number of carboxyl groups on the straw surface. Adsorption studies were conducted on a batch process, to study the effects of contact time, concentration of cationic dyes, and temperature. The results of kinetic experiments showed that adsorption process attained equilibrium within 120 and 90 min for methylene blue and malachite green, respectively, and equilibrium time for both the cationic dyes was temperature independent. The adsorption kinetics of the cationic dyes was well described by the pseudo-second order model. The equilibrium data are analyzed by the Freundlich, Langmuir, and Temkin isotherms. The experimental data of adsorption indicated more conformity with the Langmuir isotherm model for methylene blue and malachite green adsorption on the modified straw. Furthermore, the thermodynamic parameters calculated at 293–333 K showed that the adsorption of methylene blue and malachite green on the modified straw was endothermic. Negative results of ?Go-values (between ?32.1 and ?24.6 kJ mol?1) indicated that the adsorption process was spontaneous at all the tested temperatures. Desorption of methylene blue and malachite green from the exhausted adsorbent was estimated using water and aqueous solutions of hydrochloric and acetic acids. Desorption efficiency follows the order: HCl > CH3COOH > H2O. The study has revealed that citric acid modified barley straw is an effective adsorbent and can be used as an alternative for more costly adsorbents used for cationic dyes removal from wastewater. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:39Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-627 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:25Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6272022-07-02T12:29:12Z Adsorption of cationic dyes on barley straw modified by citric acid: kinetic, equilibrium, and thermodynamic studies Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження Soldatkina, L. M. Yanar, M. A. modified barley straw citric acid cationic dyes adsorption equilibrium kinetics thermodynamics модифікована солома ячменю лимонна кислота адсорбція рівновага кінетика термодинаміка The adsorption performance of cationic dyes (methylene blue and malachite green) on barley straw modified by citric acid has been studied. Barley straw modified by citric acid is a low-cost and eco-friendly adsorbent, however the effectiveness of the adsorbent towards cationic dyes have not yet been examined. Accordingly, kinetic, equilibrium, and thermodynamic aspects of the cationic dyes adsorption from aqueous solution were studied in order to evaluate the citric acid modified barley straw efficiency. The modified barley straw was characterized versus unmodified matter using Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR). FT-IR analysis showed that modification of barley straw using citric acid allowed us to increase the number of carboxyl groups on the straw surface. Adsorption studies were conducted on a batch process, to study the effects of contact time, concentration of cationic dyes, and temperature. The results of kinetic experiments showed that adsorption process attained equilibrium within 120 and 90 min for methylene blue and malachite green, respectively, and equilibrium time for both the cationic dyes was temperature independent. The adsorption kinetics of the cationic dyes was well described by the pseudo-second order model. The equilibrium data are analyzed by the Freundlich, Langmuir, and Temkin isotherms. The experimental data of adsorption indicated more conformity with the Langmuir isotherm model for methylene blue and malachite green adsorption on the modified straw. Furthermore, the thermodynamic parameters calculated at 293–333 K showed that the adsorption of methylene blue and malachite green on the modified straw was endothermic. Negative results of ?Go-values (between ?32.1 and ?24.6 kJ mol?1) indicated that the adsorption process was spontaneous at all the tested temperatures. Desorption of methylene blue and malachite green from the exhausted adsorbent was estimated using water and aqueous solutions of hydrochloric and acetic acids. Desorption efficiency follows the order: HCl > CH3COOH > H2O. The study has revealed that citric acid modified barley straw is an effective adsorbent and can be used as an alternative for more costly adsorbents used for cationic dyes removal from wastewater. У роботі досліджені адсорбційні властивості катіонних барвників (метиленового блакитного та малахітового зеленого) на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою. Солома ячменю, модифікована лимонною кислотою, є дешевим та екологічно чистим адсорбентом, однак ефективність цього адсорбента щодо вилучення катіонних барвників ще не вивчена. Для визначення ефективності модифікованої лимонною кислотою соломи ячменю були досліджені кінетичні, рівноважні та термодинамічні аспекти адсорбції катіонних барвників. За допомогою інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур’є (FT-IR) охарактеризували модифіковану солому у порівнянні з немодифікованою. FT-IR аналіз показав, що модифікація соломи ячменю лимонною кислотою дозволила збільшити кількість карбоксильних груп на поверхні соломи. Досліджено вплив часу контакту, концентрації катіонних барвників та температури на адсорбційне вилучення катіонних барвників. Кінетичні дослідження показали, що процес адсорбції досягає рівноваги протягом 120 та 90 хв для метиленового блакитного і малахітового зеленого відповідно, а час встановлення рівноваги для обох катіонних барвників не залежить від температури. Кінетика адсорбції катіонних барвників добре описувалася моделлю псевдодругого порядку. Рівноважні дані проаналізували за допомогою ізотерм Фрейндліха, Ленгмюра та Тьомкіна. Експериментальні ізотерми адсорбції метиленового блакитного та малахітового зеленого на модифікованій соломі ячменю найкраще описуються ізотермою Ленгмюра. Крім того, термодинамічні параметри, розраховані при 293–333 K, показали, що адсорбція метиленового блакитного і малахітового зеленого на модифікованій соломі ячменю була ендотермічною. Негативні результати величин ?Go (від ?32.1 до ?24.6 кДж моль?1) підтверджують, що процес адсорбції є спонтанний при всіх досліджених температурах. Десорбцію метиленового блакитного і малахітового зеленого з відпрацьованого адсорбента оцінювали за допомогою води та водних розчинів соляної та оцтової кислот. Ефективність різних елюентів при десорбції катіонних барвників можна описати за допомогою такого ряду: HCl > CH3COOH > H2O. Проведені дослідження показали, що ячмінна солома, модифікована лимонною кислотою, може бути альтернативою більш дорогим адсорбентам, які використовуються для вилучення катіонних барвників зі стічних вод. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2022-05-26 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/627 10.15407/hftp13.02.197 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 13 No. 2 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 197-208 Химия, физика и технология поверхности; Том 13 № 2 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 197-208 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 13 № 2 (2022): Хімія, фізика та технологія поверхні; 197-208 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp13.02 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/627/640 Copyright (c) 2022 L. M. Soldatkina, M. A. Yanar |
| spellingShingle | модифікована солома ячменю лимонна кислота адсорбція рівновага кінетика термодинаміка Soldatkina, L. M. Yanar, M. A. Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження |
| title | Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження |
| title_alt | Adsorption of cationic dyes on barley straw modified by citric acid: kinetic, equilibrium, and thermodynamic studies |
| title_full | Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження |
| title_fullStr | Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження |
| title_full_unstemmed | Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження |
| title_short | Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження |
| title_sort | адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження |
| topic | модифікована солома ячменю лимонна кислота адсорбція рівновага кінетика термодинаміка |
| topic_facet | modified barley straw citric acid cationic dyes adsorption equilibrium kinetics thermodynamics модифікована солома ячменю лимонна кислота адсорбція рівновага кінетика термодинаміка |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/627 |
| work_keys_str_mv | AT soldatkinalm adsorptionofcationicdyesonbarleystrawmodifiedbycitricacidkineticequilibriumandthermodynamicstudies AT yanarma adsorptionofcationicdyesonbarleystrawmodifiedbycitricacidkineticequilibriumandthermodynamicstudies AT soldatkinalm adsorbcíâkatíonnihbarvnikívnasolomíâčmenûmodifíkovaníjlimonnoûkislotoûkínetičnírívnovažnítatermodinamíčnídoslídžennâ AT yanarma adsorbcíâkatíonnihbarvnikívnasolomíâčmenûmodifíkovaníjlimonnoûkislotoûkínetičnírívnovažnítatermodinamíčnídoslídžennâ |