Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації
Adsorption is widely recognized as one of the most effective methods for treating wastewater contaminated with synthetic dyes. Its advantages include high efficiency, selectivity, environmental safety, and process simplicity. Research focused on optimizing the adsorption removal of commonly used ani...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/827 |
| 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_ | 1856543973944852480 |
|---|---|
| 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 | 2025-12-26T08:56:51Z |
| description | Adsorption is widely recognized as one of the most effective methods for treating wastewater contaminated with synthetic dyes. Its advantages include high efficiency, selectivity, environmental safety, and process simplicity. Research focused on optimizing the adsorption removal of commonly used anionic dyes, particularly through the utilization of novel adsorbents derived from agro-industrial wastes, holds significant importance. This study aimed to optimize the removal of anionic dyes (Acid Red 14 and Acid Orange 20) from aqueous solutions using corn stalks modified with cetylpyridinium bromide. Optimization was conducted using response surface methodology (RSM) coupled with a central composite design (CCD). We have examined the effects of pH, adsorbent dose, initial dye concentration, and temperature on the removal efficiency of both Acid Red 14 and Acid Orange 20. The developed mathematical models were validated using analysis of variance (ANOVA). The quadratic regression equations showed high coefficients of determination (R? = 0.9835 for Acid Red 14 and R? = 0.9964 for Acid Orange 20), which were statistically significant (P < 0.05). It was found that the linear effects of pH, adsorbent dose, initial dye concentration, and temperature were statistically significant for the effective removal of both dyes. Among these factors, the adsorbent dose exhibited a strong synergistic effect, while pH, initial dye concentration, and temperature showed antagonistic effects. Furthermore, the interaction between initial dye concentration and pH had a pronounced antagonistic effect on the adsorption process. Optimal conditions for maximum dye removal were determined to be a pH of 2, an adsorbent dose of 10.5 g?L–1, an initial dye concentration of 50 mg?L–1, and a temperature of 20 °C. Under these conditions, removal efficiencies of 98 % for Acid Red 14 and 99 % for Acid Orange 20 were achieved. The results obtained can contribute to the development of effective wastewater treatment technologies targeting anionic azo dyes. The use of modified agro-industrial wastes as adsorbents for anionic azo dyes offers dual benefits by reducing both treatment costs and biomass disposal issues. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:04Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-827 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:45Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8272025-12-26T08:56:51Z Adsorption of anionic azo dyes on cationic surfactant-modified corn stalks: optimization studies Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації Soldatkina, L.M. Yanar, M.A. adsorption anionic azo dyes cetylpyridinium bromide modified corn stalks response surface methodology central composite design адсорбція аніонні азобарвники бромід цетилпіридинію модифіковані стебла кукурудзи методологія поверхні відгуку центральне композитне планування Adsorption is widely recognized as one of the most effective methods for treating wastewater contaminated with synthetic dyes. Its advantages include high efficiency, selectivity, environmental safety, and process simplicity. Research focused on optimizing the adsorption removal of commonly used anionic dyes, particularly through the utilization of novel adsorbents derived from agro-industrial wastes, holds significant importance. This study aimed to optimize the removal of anionic dyes (Acid Red 14 and Acid Orange 20) from aqueous solutions using corn stalks modified with cetylpyridinium bromide. Optimization was conducted using response surface methodology (RSM) coupled with a central composite design (CCD). We have examined the effects of pH, adsorbent dose, initial dye concentration, and temperature on the removal efficiency of both Acid Red 14 and Acid Orange 20. The developed mathematical models were validated using analysis of variance (ANOVA). The quadratic regression equations showed high coefficients of determination (R? = 0.9835 for Acid Red 14 and R? = 0.9964 for Acid Orange 20), which were statistically significant (P < 0.05). It was found that the linear effects of pH, adsorbent dose, initial dye concentration, and temperature were statistically significant for the effective removal of both dyes. Among these factors, the adsorbent dose exhibited a strong synergistic effect, while pH, initial dye concentration, and temperature showed antagonistic effects. Furthermore, the interaction between initial dye concentration and pH had a pronounced antagonistic effect on the adsorption process. Optimal conditions for maximum dye removal were determined to be a pH of 2, an adsorbent dose of 10.5 g?L–1, an initial dye concentration of 50 mg?L–1, and a temperature of 20 °C. Under these conditions, removal efficiencies of 98 % for Acid Red 14 and 99 % for Acid Orange 20 were achieved. The results obtained can contribute to the development of effective wastewater treatment technologies targeting anionic azo dyes. The use of modified agro-industrial wastes as adsorbents for anionic azo dyes offers dual benefits by reducing both treatment costs and biomass disposal issues. Адсорбція належить до найбільш ефективних методів очищення стічних вод, забруднених синтетичними барвниками, завдяки ряду переваг, зокрема високій ефективності, селективності, екологічній безпечності та простоті реалізації процесу. Важливе значення мають дослідження, спрямовані на оптимізацію адсорбції поширених на практиці аніонних барвників із застосуванням нових адсорбентів на основі агропромислових відходів. У даній роботі проведено оптимізацію адсорбційного вилучення аніонних барвників (кислотного червоного 14 та кислотного помаранчевого 20) з водних розчинів із використанням стебел кукурудзи, модифікованих бромідом цетилпіридинію, за допомогою методології поверхні відгуку з використанням центрального композитного планування. Досліджено вплив таких факторів, як pH, доза адсорбента, початкова концентрація барвника та температура, на ефективність вилучення кислотного червоного 14 та кислотного помаранчевого 20. Розроблені математичні моделі були валідовані за допомогою дисперсійного аналізу (ANOVA). Квадратичні рівняння регресії продемонстрували високі коефіцієнти детермінації (R? = 0.9835 для кислотного червоного 14 та R? = 0.9964 для кислотного помаранчевого 20) при значущості P < 0.05. Встановлено, що лінійний вплив pH, дози адсорбента, початкової концентрації барвника та температури є статистично значущим для ефективного вилучення обох досліджених барвників. При цьому доза адсорбента продемонструвала сильний синергетичний ефект, тоді як pH, початкова концентрація барвників та температура виявили антагоністичний ефект. Крім того, взаємодія між початковою концентрацією барвників та pH мала виражену антагоністичну дію на процес адсорбції. Оптимальні умови, визначені для максимального вилучення досліджених барвників, склали: pH 2, доза адсорбента 10.5 г/л, початкова концентрація барвника 50 мг/л та температура 20 °C, що забезпечило ступінь вилучення 98 % для кислотного червоного 14 та 99 % для кислотного помаранчевого 20. Отримані результати можуть бути використані для розробки ефективних технологій очищення стічних вод, забруднених аніонними азобарвниками. Застосування модифікованих агропромислових відходів як адсорбентів аніонних азобарвників сприятиме зниженню вартості процесу очистки та утилізації біомаси. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-29 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/827 10.15407/hftp16.04.545 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 545-556 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 545-556 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 4 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 545-556 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/827/821 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | адсорбція аніонні азобарвники бромід цетилпіридинію модифіковані стебла кукурудзи методологія поверхні відгуку центральне композитне планування Soldatkina, L.M. Yanar, M.A. Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації |
| title | Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації |
| title_alt | Adsorption of anionic azo dyes on cationic surfactant-modified corn stalks: optimization studies |
| title_full | Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації |
| title_fullStr | Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації |
| title_full_unstemmed | Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації |
| title_short | Адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації |
| title_sort | адсорбція аніонних азобарвників на стеблах кукурудзи, модифікованих катіонною поверхнево-активною речовиною: дослідження оптимізації |
| topic | адсорбція аніонні азобарвники бромід цетилпіридинію модифіковані стебла кукурудзи методологія поверхні відгуку центральне композитне планування |
| topic_facet | adsorption anionic azo dyes cetylpyridinium bromide modified corn stalks response surface methodology central composite design адсорбція аніонні азобарвники бромід цетилпіридинію модифіковані стебла кукурудзи методологія поверхні відгуку центральне композитне планування |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/827 |
| work_keys_str_mv | AT soldatkinalm adsorptionofanionicazodyesoncationicsurfactantmodifiedcornstalksoptimizationstudies AT yanarma adsorptionofanionicazodyesoncationicsurfactantmodifiedcornstalksoptimizationstudies AT soldatkinalm adsorbcíâaníonnihazobarvnikívnasteblahkukurudzimodifíkovanihkatíonnoûpoverhnevoaktivnoûrečovinoûdoslídžennâoptimízacíí AT yanarma adsorbcíâaníonnihazobarvnikívnasteblahkukurudzimodifíkovanihkatíonnoûpoverhnevoaktivnoûrečovinoûdoslídžennâoptimízacíí |