3,283 matches
-
fizică necesită temperaturi mari și un timp de activare mai lung comparativ cu activarea chimică, în timp ce cărbunele activ obținut prin activare chimică necesită o spălare completă datorită utilizării agenților chimici. Dintre variabilele corespunzătoare preparării, care influențează capacitatea de adsorbție a coloranților, fac parte: temperatura de activare, timpul de activare și raportul de impregnare chimică (agent chimic : cărbune). Activarea termică implică o carbonizare primară (la temperaturi de 600-900șC) în atmosferă inertă (azot, argon) și care rezultă în formarea cărbunelui, de obicei un
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
agricole este prelucrarea cojii de cocos, un deșeu foarte abundent în anumite țări, cum ar fi Malaiezia (Tan și al., 2008a), India (Santhy și Selvapathy, 2006), prin carbonizare și tratare cu KOH. 3.1.1.2. Caracterizarea căbunelui activ Adsorbția coloranților din soluții apoase necesită diferite tipuri de cărbune activ, caracterizate prin capacități mari de adsorbție, dar și volum semnificativ al porilor și o arie a suprafeței specifice la care să contribuie în special mezopori, datorită dimensiunii relativ mari a moleculelor
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Gad și El-Sayed, 2009), respectiv alte tipuri de cărbune activ conțin predominant macropori (Demirbas și al., 2008; Elizalde-González și Hernández-Montoya, 2009). Spectrele IR pot furniza informații utile pentru caracterizarea grupelor funcționale ale cărbunelui activ, implicate în mecanismul de reținere a coloranților. Astfel, de exemplu în spectrul IR pentru cărbune activ obținut din tulpină de bumbac (Figura 3.4) se observă că benzile de absorbție au picurile la 3441,6; 2352,5; 2336,6; 1627,7; 1604,0; 1346,6; 1120,8
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
IR au fost îndepărtate. Spectrul IR pentru cărbunele activ obținut din rumeguș de ratan (Ahmad și al., 2009a) indică prezența nucleelor chinonic și aromatic. Vibrațiile de alungire se datorează probabil încorporării heteroatomilor în matricea cărbunelui. 3.1.2. Mecanismul reținerii coloranților pe cărbune activ La adsorbția coloranților pe cărbune activ se presupune că au loc în paralel două mecanisme diferite: primul implică interacțiuni electrostatice între moleculele de colorant și grupele de suprafață ale cărbunelui activ, iar al doilea interacțiuni dispersive între
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pentru cărbunele activ obținut din rumeguș de ratan (Ahmad și al., 2009a) indică prezența nucleelor chinonic și aromatic. Vibrațiile de alungire se datorează probabil încorporării heteroatomilor în matricea cărbunelui. 3.1.2. Mecanismul reținerii coloranților pe cărbune activ La adsorbția coloranților pe cărbune activ se presupune că au loc în paralel două mecanisme diferite: primul implică interacțiuni electrostatice între moleculele de colorant și grupele de suprafață ale cărbunelui activ, iar al doilea interacțiuni dispersive între moleculele de colorant și straturile superficiale
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
paralel două mecanisme diferite: primul implică interacțiuni electrostatice între moleculele de colorant și grupele de suprafață ale cărbunelui activ, iar al doilea interacțiuni dispersive între moleculele de colorant și straturile superficiale ale cărbunelui activ (Pereira și al., 2003). În cazul coloranților cationici, interacțiunile electrostatice între moleculele de colorant și grupele superficiale ale cărbunelui pot juca un anumit rol, dar efectul dominant îl prezintă interacțiunea între electronii π delocalizați ai suprafeței cărbunelui și electronii liberi ai moleculei de colorant (nucleele aromatice și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
C-). Ca urmare, un cărbune cu aciditatea mai mare va prezenta o capacitate de adsorbție mai redusă pentru un colorant bazic. Cărbunele activ conține de obicei grupe funcționale polare care pot participa la legăturile chimice și sunt răspunzătoare de adsorbția coloranților cationici. Aceste reacții pot fi reprezentate în două moduri: Astfel, pentru o cinetică de ordinul doi, expresia vitezei pentru sorbție poate fi descrisă ca fiind dependentă de cantitatea de colorant sorbit la nivelul situsurilor active la un anumit timp și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cationice generate de coloranții antrachinonici. Toți coloranții antrachinonici investigați au fost 1,4-diaminoantrachinone cu grupe aminice secundare, ale căror substituenți în pozițiile 1 și 4 sunt capabili să formeze legături de hidrogen intramoleculare cu grupa carbonil antrachinonic. Mai mult, protonarea coloranților antrachinonici poate avea loc la atomul de azot sau oxigen pentru a da un cation stabilizat, dar doar un situs protonat. În cazul coloranților hidroxiazo luați în acest studiu, legăturile de hidrogen domină tautomerizarea hidroxiazo-hidrazonă. Forma hidrazonă predomină atât în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
4 sunt capabili să formeze legături de hidrogen intramoleculare cu grupa carbonil antrachinonic. Mai mult, protonarea coloranților antrachinonici poate avea loc la atomul de azot sau oxigen pentru a da un cation stabilizat, dar doar un situs protonat. În cazul coloranților hidroxiazo luați în acest studiu, legăturile de hidrogen domină tautomerizarea hidroxiazo-hidrazonă. Forma hidrazonă predomină atât în coloranții 2-fenilazo-1-naftol, cât și 1-fenilazo-2-naftol. Protonarea care are loc la atomul de azot β al grupei azo conduce la tautomerul azoniu încărcat pozitiv, responsabil
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
predomină atât în coloranții 2-fenilazo-1-naftol, cât și 1-fenilazo-2-naftol. Protonarea care are loc la atomul de azot β al grupei azo conduce la tautomerul azoniu încărcat pozitiv, responsabil probabil de interacțiune. Cantitatea de colorant îndepărtat a fost mai mare în cazul coloranților antrachinonici, comparativ cu cei azoici. Cea mai mare cantitate s-a reținut pe sorbentul netratat și a corespuns colorantului Acid Green 27, cu masa moleculară cea mai mare (660,16 g mol-1). Adsorbția slabă a colorantului disulfonic Acid Orange 10
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
azo conduce la tautomerul azoniu încărcat pozitiv, responsabil probabil de interacțiune. Cantitatea de colorant îndepărtat a fost mai mare în cazul coloranților antrachinonici, comparativ cu cei azoici. Cea mai mare cantitate s-a reținut pe sorbentul netratat și a corespuns colorantului Acid Green 27, cu masa moleculară cea mai mare (660,16 g mol-1). Adsorbția slabă a colorantului disulfonic Acid Orange 10 pe sorbentul netratat sugerează că nu are loc protonarea colorantului, în schimb acesta prezintă adsorbție superioară pe sorbentul activat
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de interacțiuni, atât electrostatice, cât și ne-electrostatice (hidrofobice). Deși există multe studii în termeni de proprietăți de sorbție și cinetice, în continuare sunt necesare investigații suplimentare pentru elucidarea mecanismelor de adsorbție. 3.1.3. Factori experimentali care influențează adsorbția coloranților pe cărbune activ În cazul interacțiunii cărbune activ - fază lichidă capacitatea de adsorbție depinde de o serie de factori, cum ar fi: - natura fizică a adsorbentului, prin structura porilor, conținutul de cenușă și grupele funcționale; - natura adsorbatului, prin pKa, grupele
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
au arătat că nu întotdeauna adsorbția crește cu suprafața. Pe lângă structura fizică, capacitatea de adsorbție a unui cărbune activ este puternic influențată de natura chimică a suprafeței. Caracterul acid sau bazic al cărbunelui activ influențează natura izotermelor de adsorbție a coloranților. Capacitatea de adsorbție depinde și de accesibilitatea colorantului la suprafața interioară a adsorbentului, condiționată în mare măsură de mărimea moleculelor de colorant. În general, cărbunele activ prezintă capacități de adsorbție diferite pentru diferiți coloranți, de exemplu în cazul unor coloranți
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cărbune activ tratat cu HCl > cărbune activ netratat > cărbune activ tratat cu HNO3 (pentru Cristal Violet și Rodamina B). Capacitatea de adsorbție diferită se datorează în principal chimiei suprafeței. pH-ul pH-ul inițial al soluției poate influența semnificativ adsorbția coloranților. Wang și al. (2005) au studiat adsorbția Albastrului de metilen pe trei tipuri de cărbune activ, în domeniul de pH 3,5-10. Capacitatea de adsorbție în acest caz a scăzut considerabil la pH 3, însă la pH 10 s-a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
-ului și este maximă la valori de pH 9-10 ( Figura 3.8). Efectul pH-ului poate fi explicat în termeni de pHpzc, parametru care, pentru acest sorbent, are valoarea 5,92. La pH < pHpzc, deoarece H+ intră în competiție cu colorantul, suprafața reține mai mulți H+, cu reducerea numărului de molecule legate la suprafața sorbentului. La pH > pHpzc, suprafața adsorbentului este încărcată negativ, iar creșterea interacțiunii electrostatice între speciile pozitive de adsorbat și particulele de adsorbent conduce la creșterea capacității de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
activ obținut din coajă de rodie (Amin, 2009), Direct Navy Blue 106 și Direct Yellow 12 pe cărbune obținut din coajă de portocale (Khaled și al., 2009a). Sunt posibile două mecanisme de adsorbție a colorantului: interacțiunea electrostatică între adsorbent și colorant și reacția chimică dintre aceștia. La pH 2 concentrația ionilor H+ în sistem crește și suprafața cărbunelui devine pozitivă prin adsorbția ionilor H+, ca urmare va exista o atracție electrostatică relativ puternică între aceasta și molecula de colorant anionic, conducând
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
19 %, acest sorbent prezentând un interval mai larg de pH optim. Valoarea pHpzc confirmă domeniul de valori optime de pH pentru ambii adsorbenți (Figura 3.11 C și D). Pentru pH mai mic decât pHpzc încărcarea suprafeței adsorbentului este pozitivă. Colorantul dizolvat în soluție apoasă este încărcat negativ, iar adsorbția are loc atunci când adsorbentul prezintă încărcare pozitivă a suprafeței. Temperatura În general, adsorbția poluanților crește cu creșterea temperaturii, deoarece aceasta asigură o viteză mai mare de difuzie a moleculelor de adsorbat
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
viteză mai mare de difuzie a moleculelor de adsorbat din soluție către adsorbent. Este cunoscut faptul că temperatura are un rol important în adsorbția pe cărbune activ, în general având o influență negativă asupra cantității adsorbite. Adsorbția compușilor organici (inclusiv coloranți) pe cărbune activ este în general un proces exoterm și interacțiunile fizice între acești compuși și situsurile active ale cărbunelui scad cu creșterea temperaturii. De asemenea, cu creșterea temperaturii crește solubilitatea colorantului, forțele de interacțiune dintre solut și solvent devin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și posibilitatea adsorbției fizice. Dacă gradul de adsorbție crește cu creșterea temperaturii sistemului, aceasta indică posibilitatea chimiosorbției. Valorile pozitive ΔS° arată creșterea dezordinii la interfața adsorbent-soluție. În literatura de specialitate există un număr relativ restrâns de studii termodinamice asupra adsorbției coloranților pe diferite tipuri de cărbuni activi neconvenționali. Unele dintre acestea indică procese exoterme, deci chimiosorbția ca mecanism predominant, în timp ce există și studii care confirmă reținerea colorantului prin adsorbție fizică (Tabelul 3.2). 3.1.4. Aplicații ale cărbunelui activ obținut
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
obținerea cărbunelui activ, datorită conținutului său mare de carbon (~44%) (Ahmad și Hameed, 2009a; Chan și al., 2008). De asemenea, cărbunele activ obținut din iută prin activare cu ZnCl2 are suprafața specifică 2304 m2 g-1 (Asadullah și al., 2009). Adsorbția colorantului Bismark Brown R pe cărbune activ obținut din rumeguș de lemn de arbore de cauciuc a fost testată inclusiv într-un experiment pilot pe coloană și s-a constatat că modelul BDST este capabil să descrie performanța coloanei în cazul
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
colorant. Aceeași comportare s-a constatat și pentru alți coloranți, cum ar fi Albastrul de metilen (Tan și al., 2008b). Metoda adsorbției pe cărbune activ obținut din rumeguș poate fi combinată cu alte metode, pentru o îndepărtare foarte eficientă a coloranților. Astfel, a fost investigată adsorbția combinată cu nanofiltrare pentru tratarea unui efluent textil rezidual conținând un amestec de doi coloranți reactivi (Chakraborty și al., 2005). Efluentul a fost mai întâi tratat printr-un proces de adsorbție în sistem static cu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pentru tratarea unui efluent textil rezidual conținând un amestec de doi coloranți reactivi (Chakraborty și al., 2005). Efluentul a fost mai întâi tratat printr-un proces de adsorbție în sistem static cu cărbunele activ ca adsorbent, pentru a reduce concentrația coloranților în efluent cu aproximativ 83% pentru Reactive Red CNN, respectiv 93% pentru Reactive Black B. Efluentul din unitatea de adsorbție a fost apoi trecut printr-un sistem de nanofiltrare pentru a îndepărta cantitățile reduse de colorant rămase și pentru a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
explicate prin prezența mai multor interacțiuni, cum ar fi complexare, schimb ionic datorită ionizării suprafeței și legături de hidrogen. Studiile de adsorbție, în particular cele cinetice și de echilibru, furnizează informații legate de mecanismul de adsorbție, adică modul în care colorantul se leagă de adsorbent. Cunoașterea acestuia este esențială pentru înțelegerea procesului de adsorbție. Datorită complexității materialelor utilizate și caracteristicilor lor specifice (cum ar fi prezența grupărilor chimice complexante, aria mică a suprafeței, porozitatea slabă), mecanismul de adsorbție al materialelor polizaharidice
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
când are loc un singur lanț al acestor acțiuni în serie (Batzias și Sidiras, 2007a). Adsorbenții cu un conținut ridicat de celuloză adsorb ireversibil coloranții bazici prin atracție electrostatică, datorită încărcării negative a suprafeței la contactul celulozei cu apa. Adsorbția coloranților cationici este favorizată de creșterea pH-ului datorită proceselor de schimb cationic cu grupele funcționale acide. Scăderea pH-ului conduce la o competiție între cation și H+. Așadar, mecanismul principal de adsorbție a coloranților bazici este chimiosorbția. În schimb, poate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la contactul celulozei cu apa. Adsorbția coloranților cationici este favorizată de creșterea pH-ului datorită proceselor de schimb cationic cu grupele funcționale acide. Scăderea pH-ului conduce la o competiție între cation și H+. Așadar, mecanismul principal de adsorbție a coloranților bazici este chimiosorbția. În schimb, poate avea loc respingerea electrostatică a unui colorant acid, încărcat negativ, iar valorile mici de pH pot îmbunătăți capacitatea de adsorbție a materialului celulozic pentru acest tip de coloranți, datorată unui proces reversibil care implică
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]