研究

数量:22 (9)DOI: DOI: 10.37532 / 0974 - 7419.2022.22 .213 (9)

消除甲基橙使用一种新型阴离子吸附剂由辐射接枝化学处理紧随其后

Nazia拉赫曼*¹,Sadoara Sadika²,Mahbub Kabir²,Shahnaz Sultana¹马里兰州Nabul将领¹马里兰州Homayon Kabir¹

¹核与辐射化学,核科学与技术研究院,原子能源研究建立,孟加拉国原子能能源委员会,达卡,孟加拉国

²Jahangirnagar大学化学系,位于孟加拉国达卡- 1342

*通信:: Nazia拉赫曼核与辐射化学,核科学与技术研究院,原子能源研究建立,孟加拉国原子能能源委员会,达卡,孟加拉国,电子邮件:naziabaec@gmail.com

收到:2022年9月22日;接受:2022年9月24日;发表:2022年10月15日

引用:拉赫曼N, Sadoara年代,Mahbub K, et al。消除使用新颖的甲基橙阴离子吸附剂由辐射嫁接其次是化学处理。肛门化学印第安纳j . 2022; 22 (9): 213。

文摘

在目前的研究工作,γ-ray发起嫁接缩水甘油基的丙烯酸甲酯(GMA)无纺布聚乙烯织物是胺功能化紧随其后。依赖程度的氨基化收益率嫁接被调查。广泛的考试的吸附阴离子染料甲基橙(MO)水溶液进行了功能化GMA-g-non PE编织面料。吸附环境可能接触时间的变化的影响,温度、pH值和初始金属离子浓度对莫吸附能力试验。LD乐动体育官网提供最大的莫吸附的最佳条件是确定接触时间48 h,最初的金属浓度500 ppm, pH值1.759和温度80ºC。LD乐动体育官网理解莫之间的平衡和吸收剂系统朗缪尔等温线模型被认为是。良好的拟合与朗缪尔等温线模型建议莫吸附是局限于一个分子层和最高的单层吸附容量计算为60.60毫克/克。分析了吸附动力学符合一级和pseudo-second-order模型。钼的吸附是成功推断与伪二阶模型。不同群体之间的成键和吸附剂的表面形态红外光谱,探讨了广告SEM分析。成功莫随后重用的解吸再生吸附剂结构揭示了未来前景的可重用的吸附剂。

关键字

辐射接枝甲基丙烯酸缩水甘油基酯、吸附甲基橙、吸附等温式。

介绍

除了纺织、印染行业、化妆品、食用色素和造纸行业还负责排出大量的有色废水的废水(1]。染料的量存在于市场超过10000,全世界各种染料生产的体积大约是每年7×105吨(2]。大约有12%的染料生产的数量每年进入周边环境从纺织废水和其他相关行业3]。染料释放到周围水体即使在小数量可以实施大规模的对水生生物和食品周期转折词的影响。染料可能会引起过敏反应,皮炎和皮肤炎症。甚至有可能造成一些染料癌症和能够导致突变在水生生物和人类4]。

再一次,多数染料没有被阳光或微生物降解。(5- - - - - -7]。因此,消除染料的浪费水通过适当的治疗是最优先的。到目前为止,一些治疗程序例如膜分离凝固和electro-coagulation,氧化、臭氧化和吸附治疗染料的练习浪费水。在这些方法中,吸附过程建立了作为一个主管,成本效益,实际上相当简单,有利的方法消除染料和其他污染物(8- - - - - -14)。几个品种的吸附剂已制作完毕并用于染料的排斥浪费水。最明显的缺点很多吸附剂染料吸附能力低于预期和二次污染的吸附剂本身由于名义染料的解吸15]。

在最近一段时间,移植的应用聚合物在染料消除创造了一个新的维度。这些吸附剂具有更高的吸附能力和回收后的吸附剂再生减少二次污染的可能性。由于共价键选择功能单体聚合物链贪污的支柱聚合物达到预期的功能属性,同时保持良好的父聚合物的力学性能(16- - - - - -17]。嫁接反应可以由电离辐射,等离子治疗,使用化学引发剂,通过氧化方法。在技术用于启动嫁接反应,辐射诱导嫁接技术是独特的因为电离辐射广泛渗透到聚合物基质产生的即时和一致的自由基的形成(18]。

在目前的研究中,我们的目的是制备对甲基橙的辐射接枝吸附剂去除。几例吸附剂的准备消除阴离子染料的报道。研究应用程序高度熟练的表面进行nanofibrous吸附剂去除阴离子染料的水溶液进行了(19]。吸附去除甲基橙(MO)浪费水已经检查采用修改本地粘土(高岭土)[20.]。胺化了的南瓜种子粉、纳米proton-containingδ-MnO2纳米颗粒的合成乙酰天冬氨酸/沸石措,活性炭由木质素热液合成Mg-Al层状双氢氧化物和壳聚糖/硅藻土复合研究了从水溶液吸附甲基橙(21- - - - - -22]。本研究的目的是制造一个辐射发起GMA接枝吸附剂吸附消除甲基橙(MO)。不同的吸附大气通过不同接触生产时间、pH值和初始金属离子浓度。LD乐动体育官网莫吸附的动力学数据从实验分析了使用伪一阶和伪二阶动力学方程。优秀的拟合实验数据与朗缪尔等温线模型代表莫吸附过程的一个重要特征。这项研究是进一步扩展评价莫和重用的解吸再生吸附剂(23- - - - - -26]。

实验

材料和试剂

作为骨干聚合物,无纺布聚乙烯(PE)应用于这项工作是由Kurashiki制造有限公司日本。西格玛奥德里奇有限公司(美国)提供甲基丙烯酸缩水甘油基酯(GMA)和渐变20(聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯)。三乙胺ustilized氨基化的环氧环GMA(甲基丙烯酸缩水甘油基酯)提供了丙烯酰胺Chemika。氢氧化钠和盐酸从默克公司购买德国。本研究甲基橙的吸附物是西格玛奥德里奇公司的收集。

仪器和设备

的反应性网站嫁接反应到无纺布聚乙烯织物是由Co-60辐照器(Institude食物和辐射生物学(IFRB)的原子能源研究机构(“艾利”),位于达卡)。原始无纺布PE织物,织物接枝聚乙烯,胺功能化接枝聚乙烯织物是由红外光谱(ATR)有效地检查分光光度计(IR威望21岛津制作所提供的公司,京都,日本)知道后产生的新债券嫁接不同群体之间的聚合物和单体。分析了波长范围700 - 4000 cm - 1之间。表面形态的变化嫁接通过扫描电子显微镜(SEM),检测所使用的仪器是什么模型房子- 6490 la JEOL。加速电压的分析进行了20 kV。

制备的吸附剂的电影

无纺布的制备聚乙烯薄膜

non-oven聚乙烯织物被切成10厘米长,2厘米宽。然后无纺布聚乙烯织物是加权和保存在聚乙烯包。

嫁接过程

加权后的无纺布PE织物受到辐照Co-60γ射线源的帮助。总辐照剂量是30公斤,照射在环境温度下进行。辐照后体育电影在干冰为了保持守恒的自由基。甲基丙烯酸缩水甘油基酯单体溶液由5%,0.5% Tween-20(乳化剂)蒸馏水。搅拌一小时的乳液解决方案后,解决方案是转移到气体通过jar。氩气通过单体被空运解决方案一小时溶解氧的排斥。块非织造PE面料辐照之前被在一个玻璃管,并即时de-aerated单体溶液转移到管。单体溶液倒进管之后,它安全地关闭了一顶帽子。最后,在水浴中嫁接在80°C反应进行4 h。然后homo-polymers离开表面的接枝非织造PE织物是用适当的溶剂清洗。然后接枝样品干燥后称重。

的程度嫁接由后续评估方程:

GMA接枝无纺布PE膜的功能化

将胺组的存在接枝聚乙烯织物,织物浸入烧杯中包含50%的水和三乙胺加热在80ºC 6 h和连续搅拌。胺化作用发生在GMA的环氧基的开环反应。的胺化了的GMA-g——非编织PE膜用蒸馏水彻底清洗。洗后织物在烤箱干。

分析了氨基化收益率随后的方程:

治疗与盐酸胺化了的电影

的胺化了的GMA-g-non PE编织面料都沉浸在1 m盐酸酸解几分钟增加吸附能力。

甲基橙(MO)通过胺化了的PE纤维吸附

胺化了的体育电影放入50毫升MO的水溶液在室温(25°C)。吸附环境可能接触时间的变化的影响,温度、pH值和初始金属离子浓度对莫吸附能力试验。LD乐动体育官网pH值的控制解决方案的帮助下进行了盐酸和氢氧化钠溶液。莫浓度的解决方案在吸附前后发展使用紫外分光光度计检测。

电影的莫吸收能力进行了分析使用后续的方程:

,问代表了吸附能力(毫克/ g(吸附剂),W代表胺化了的PE织物的重量(g), V (L)的解决方案,和C1和C2是钼浓度(毫克/升)之前和之后分别吸附图1。

图1:胺化了的莫前后吸附剂;吸附

解吸的莫

莫从吸附剂的解吸面料是通过治疗用2米水氢氧化钠24 h。

解吸比例使用后续的计算方程

结果与讨论

制备的吸附剂

嫁接的GMA在PE面料进行使用伽马辐射总剂量率30公斤。通过氨基化织物接枝官能团图2,演示了程度的影响嫁接对氨基化产量。氨基化收益率表现出一定比例的上升趋势嫁接后下降。这是因为减少访问环氧组增加接枝链之间的拥挤。

图2:的影响程度嫁接%对氨基化产量。

功能化GMA-g-non编织PE膜进行了与三乙胺的解决方案。胺化了的GMA-g——非编织PE膜含有季铵阳离子。再莫存在C₁₄H₁₄N₃所以₃-离子在水溶液中。带正电荷的季铵把C₁₄H₁₄N₃所以₃离子的水溶液的吸附,从而发生了密苏里州。当胺化了的GMA-g-non编织PE膜盐酸处理解决方案,积极的H +离子增加N原子的积极性从而提高了莫吸附量。

通过红外光谱表征的吸附剂

PE的红外光谱,GMA-g-PE,胺化了的GMA-g-PE织物所示无花果。分别3 a、3 b和c。的独特结构聚乙烯织物的红外光谱是由于其碳氢键拉伸和弯曲振动。图3,显示了碳氢键尖锐的峰值不对称和对称拉伸2912和2846厘米¹在1465厘米和碳氢键弯曲振动¹。

图3:红外光谱的PE织物

所示的红外光谱谱图3 b,描述了的迹象嫁接GMA。在图3 b, C = O伸缩振动的峰值在1714厘米¹对称和非对称振动的峰值和公司在1271厘米¹和1147厘米¹提供了GMA嫁接的证据。独特的吸收峰环氧链的观察到854厘米¹和912厘米¹进一步支持了GMA接。

图3 b:GMA接枝无纺布PE膜的红外光谱。

红外光谱谱图3 c所示,支持成功的GMA接枝氨基化无纺布体育电影。以来,独特的吸收峰的环氧树脂链在912厘米¹和854厘米¹消失在图3 c由于环氧基之间的反应和三甲胺开环。

图3 c:胺化了的GMA接枝无纺布PE膜的红外光谱

扫描电镜分析

无纺布聚乙烯织物通过SEM分析比较非织造布的表面形态PE、接枝聚乙烯胺化了的GMA接枝聚乙烯织物。无纺布的SEM图像PE、接枝聚乙烯胺化了的GMA接枝聚乙烯所示无花果。4、4 b和4摄氏度分别。接枝样品的扫描电镜图像清楚显示新的嫁接和交叉链接链确认嫁接。胺化了的样品的扫描电镜图像显示改变外貌指示进一步互动

图4:扫描电镜图像的非PE纤维织物。

图4 b:图4 b。GMA接枝无纺布PE膜的扫描电镜图像。

图4 c:扫描电镜图像的胺功能化GMA-g-non PE纤维织物。

莫吸附剂的吸附。

准备的吸附剂进行吸附水溶液中的MO的适用性。吸附环境对莫吸附的影响是仔细检查了解背后的因素作用吸附并找出足够的吸附的最佳条件。初步机制的胺化了的吸附剂制备和莫吸附所示图5所示。

图5:初步的胺化了的吸附剂制备和莫吸附机制

接触时间对吸附的影响LD乐动体育官网

自然,接触时间影响吸附量。LD乐动体育官网吸附剂和被吸附物之间联系的时间如LD乐动体育官网何影响吸附的数量描述了什么图6很平常,吸附量提高当吸附剂和密苏里州的解决方案之间的接触时间延长了。LD乐动体育官网最后,吸附了48小时后的平衡值,当莫吸附量为41.73毫克/克。

图6:接触时间对吸附量的影LD乐动体育官网响(pH值7,浓度500 ppm,室温)

动力学研究

莫吸附动力学进行了分析。被吸附物吸附率显著影响固液界面的吸附物吸收的总时间计算扩散课程。胺化了的的动力学GMA-g-non编织PE膜已经被符合一级模型的帮助下,检查pseudo-second-order模型。临床实验的数据和之间的相关性模型预计值提出了相关系数(R₂)。

符合一级模型

Lagergren描述的符合一级速率方程是在1898年。

量化宽松是溶质的数量由每单位质量吸附剂的吸附平衡(毫克/ g), Qt是溶质吸附的数量在任何特定时间(毫克/克)和k1是一级吸附速率常数。表示方程相结合对于边际情况t = 0 t = t = 0 = Q然后重组实现后续线性方程:

这是最符合一级动力学方程的一般公式。图7,显示了数据草图和量化宽松和k1这些情节表1所示。获得的相关系数模型是0.973。

图7:符合一级动力学吸附的情节在室温下莫。Pseudo-secondorder模型

Lagergren方程由何鸿燊改革,麦凯的微分方程:

结合上述方程的边际条件t = 0和t = t = 0 = Q和重组实现线性化形式为:

这里还Qt和量化宽松政策是离子吸附的数量(毫克/克)在任何特定时间和平衡时间分别和k₂(g / hmg)是二阶吸附的速率常数。t / Qt vs的情节和k t应该给一个线性关系₂和量化宽松政策可以计算斜率和截距的阴谋。

情节莫吸附的胺化了的GMA-g-non PE纤维织物提出了图8和k值₂和量化宽松政策提出了T能力1相关系数(R₂)获得这模型是0.9924

图8:Pseudo-second-order动能阴谋莫在室温下的吸附。

表1。符合一级和pseudo-second-order莫吸附速率常数。

符合一级速率常数				Pseudo-second-order速率常数
量化宽松政策(实验)毫克/ g	量化宽松政策(理论)毫克/ g	k1 (h)	R2	量化宽松政策(理论)毫克/ g	k2 gh-1 mg-1	R2
量化宽松政策(实验)毫克/ g	量化宽松政策(理论)毫克/ g	k1 (h)	R2	量化宽松政策(理论)毫克/ g	k2 gh-1 mg-1	R2
41.73	32.486	0.068	0.973	42.735	0.0005	0.9924

结果发现实验量化宽松政策价值和理论量化宽松政策价值来自一阶动力学模型非常远。相反,实验的密切值量化宽松政策,从secondorder动力学理论量化宽松政策价值计算模型很明显。因此建议有用pseudo-second-order方程来描述莫吸附的胺化了的GMA-g-non PE纤维织物。拟合与二阶动力学实验的动力学数据模型表明,扩散通过颗粒吸附的病原反应步骤,进一步建议化学成键作为吸附过程的重要因素

pH值对吸附的影响

介质的PH值执行吸附过程中至关重要的作用,增加或减少的PH值影响的质子化作用和去质子化酸性和基本组织进而改变吸附剂表面的吸附亲和力。实验结果反映了pH值对钼的吸附的影响进行描述图9,这是可以理解的吸附增加显著的降低pH值从7.18到1.75在100 ppm。与三甲胺功能化的GMA-g-non PE纤维织物提供了一个带正电的氨基。在低pH值氨基的积极性增加。随着氨基负责莫吸附,氨基的更大的积极性会提高吸附量。因此,在解决方案的pH值较低,莫被吸附剂吸附较高。

图9:pH值对吸附量的影响(浓度100 ppm,时间48小时,室温)

最初的钼浓度对吸附的影响

图10之间的相关性,显示初始浓度和吸附的体积。图表明,钼的吸附量在新兴崛起的初始莫浓度和感动一个平坦的地形值在某个兴起浓度。这可以解释为所有的螯合吸附剂经过的位置与莫没有留下任何余地进一步吸附特定浓度时交叉。最大吸附能力(40.54毫克/克)在密苏里州获得500 mg / L的浓度。

图10:浓度对莫吸附的影响。(pH值7,接LD乐动体育官网触时间48小时)

朗缪尔吸附等温式模型

朗缪尔吸附等温式的模型定统一的立场提出吸附发生在吸附剂和有效地解释了许多单层吸附的课程。密苏里州的平衡吸附量的实验数据到胺化了的GMA-g-PE织物进行调查是否遵守后续线性形式的朗缪尔模型:

,Ce是平衡吸附物浓度(毫克/升)。Qm最大单层吸附剂的吸附量(毫克/克),量化宽松是平衡吸附量(毫克/克)和b代表朗缪尔吸附常数(L /毫克)。认为遵循朗缪尔吸附过程模型当一个阴谋的Ce / Qe vs Ce提供一条直线斜率为1 / Qm和拦截的1 / Qmb。实验数据绘制的莫吸附图11,所需的线性曲线和高值的相关系数(R2 = 0.9842)指导良好的相关性参数,指向MO的单层吸附到表面的胺化了的GMA-g-PE织物。最大的单层饱和量来自朗缪尔方程63.29毫克/克。莫吸附能力的比较照片呈现的方式与其他吸附剂吸收剂表2(27- - - - - -31日]。

图11:朗缪尔等温线图莫吸附在室温下。

表2。比较的照片莫吸收剂与其他吸附剂吸附能力的礼物。

吸附剂	吸附容量(毫克/克)
胺化了的吸附剂(本研究)	63.29
壳聚糖生物质能	29日
软木粉	16.66
Egussi剥	13.89
Fe2O3-biochar共	20.53
骆驼刺的植物	20.83

温度对吸附的影响

肉苁蓉显示增强吸附量随着温度的增加的密苏里州的解决方案。在80ºC的温度,吸附量为36.94毫克/克,低温度(0ºC)的吸附量是17.85毫克/克,在室温(25ºC)吸附的数量是20毫克/ g在500 ppm莫5 h后的浓度。

解吸和重用

1 m氢氧化钠溶液解吸莫吸附膜的比例达到了70%。几乎相同的结果是发现2米和3米氢氧化钠溶液。

结论

伽马辐射诱导嫁接无纺布聚乙烯织物缩水甘油基的丙烯酸甲酯和胺功能化GMA-g-non编织PE膜。吸附剂被成功地通过红外光谱和扫描电镜技术的特点。胺功能化GMA-g-non编织PE膜检查以莫从水溶液的吸附。如何吸附行为的变量设置下接触时间、初始金属离子浓度、pH值和温度是经过仔细调查。LD乐动体育官网最好的条件,给了最大莫吸附了接触时间48 h,最初的金属浓度500 ppm, pH值1.759和温度80ºC。LD乐动体育官网朗缪尔等温线模型被认为是实现莫和吸收剂系统之间的平衡。理想的拟合与朗缪尔等温线模型建议莫吸附是局限于一个分子层。从朗缪尔等温线最高的单层吸附容量计算模型是www.hakon-art.com | 2022年10月- 12 60.60毫克/克。吸附动力学研究使用符合一级和pseudo-second-order模型。钼的吸附是成功与pseudo-second-order模型得出的结论。成功莫随后重用的解吸再生吸附剂结构探索未来的吸附剂的实际应用前景。