Адсорбція катіонних барвників на соломі ячменю, модифікованій лимонною кислотою: кінетичні, рівноважні та термодинамічні дослідження

Анотація

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 ∆G^o (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.