在这个调查中,颜色从合成含酸废水去除蓝色29 (AB 29)染料被ZnF-based纳米材料(ZnFe调查2O4)共沉淀法合成的一个批处理系统。SEM、ir和XRD分析被用于纳米粒子的表征(吸附前后),和分析结果进行了比较。pH值等参数、温度、染料浓度、纳米粒子用量影响颜色去除系统检查,和良好的颜色去除条件由经典的方法。从实验结果,有利条件确定吸附去除效率高:去除温度35°C和移除pH值2.0。在这些实验条件,吸附染料数量每单位质量的吸附剂和染料去除百分比测定为1489.79 mg·g−1和98.83%,分别。在的另一部分的研究中,三个不同等温线模型(弗朗缪尔,Temkin)被用来检查吸附平衡数据。朗缪尔,尤其是弗伦德里希线性等温线模型提供了最高
家庭和工业污染源造成的色彩的美学外观是不受欢迎的水(
物理、化学和生物处理方法是目前用于纺织废水处理。这些方法渗透、氯化、臭氧化、过滤,氧化过程中,纳滤,化学沉淀、离子交换、化学混凝/絮凝。传统的生物处理方法可能无法提供足够的治疗的完整颜色去除和降解有机物和染料。物理/物理化学方法如凝固和离子交换并不是经常污水处理的首选,因为高的运营成本。氯化消毒和臭氧化过程导致化学反应和允许分解有害降解成小的。此外,discharching氯化化合物对环境造成一些严重的环境问题。同时,臭氧化是一个不稳定的过程,需要大量资本费用根据需要立即使用快速的化学过程。许多研究人员研究水处理包含颜色由吸附去除使用低成本和环境兼容的材料(
为了合成氧化锌(ZnFe2O4)纳米粒子、铁(III)氯(FeCl3)、氯化锌(ZnCl2)、氢氧化钠(氢氧化钠)、盐酸(HCl)试剂从默克公司获得。此外,AB 29染料从Sigma-Aldrich获得。
ZnF-based共沉淀法合成了纳米材料吸附的AB 29染料溶液。200毫升0.75铁(III)氯(FeCl3)和200毫升0.25 M氯化锌(ZnCl2)解决方案是相互混合,然后解决方案都惊动了。之后,2 M氢氧化钠溶液添加到混合物,而电磁搅拌器的pH值是10 60°C。最终的解决方案是过滤60°C 18个小时。排水方案在火山灰煅烧炉在300°C,和粒子合成转化成粉末粒子在砂浆
红外光谱(珀金埃尔默,傅里叶变换红外光谱仪),扫描电镜(ZeissSupra 55发射区域,扫描电子显微镜),和XRD (X 'Pert飞利浦品牌X射线衍射仪)被用于识别形态属性和识别阶段和合成粒子的晶体结构梅尔辛大学先进材料研究中心(MEITAM)。
颜色去除实验在120 rpm不断搅拌速率在一个批处理系统。所需数量的FeZn-based纳米颗粒被称重,然后混合染料溶液150毫升(AB 29)调整到所需的pH值与氢氧化钠和盐酸的解决方案。以特定的时间间隔采集标本和离心机(0、5、15、30、60、120、180年,240年,300年,360年,420年,1440年,1500年,1600年,1800年和2000年)在晃动水浴。离心机样本稀释和分析通过使用紫外可见分光光度计波长663纳米。染料去除%是由以下公式:
扩散法是用于确定细菌的抗菌作用的文化。Mueller-Hinton琼脂(尼古拉斯)被用作营养在这个方法中基于抑制微生物在物质领域的发展是琼脂扩散进行了测试。在这种方法中,在潜伏期,ZnF (ZnFe2O4)基于纳米材料被添加到开放区域(微生物不能开发)形成孔。由此产生的区域直径以毫米。区直径计算的标准偏差在3重复执行所有的测试。(
SEM的形态特征进行分析,以确定ZnF-based前后吸附剂AB 29染料吸附。SEM图像如图
SEM图像ZnF-based吸附剂吸附前(a) (b)吸附之后。
从获得的扫描电镜图片,表面毛孔了,充满了染料分子后删除(图
傅立叶变换红外光谱分析确定ZnF吸附剂的吸附机理之前和之后的染料吸附。红外光谱研究了吸附剂的检测功能的有机组织的频率范围500 - 4000厘米−1,数据
傅立叶变换红外光谱ZnF-based吸附剂在AB 29染料吸附。
傅立叶变换红外光谱的AB 29染料吸附后ZnF-based吸附剂。
从图
进行了XRD分析调查阶段和晶体结构的ZnF-based吸附剂用于AB 29吸附。XRD分析(数据的光谱
XRD谱ZnF-based吸附剂在吸附。
XRD谱ZnF-based AB 29染料吸附后吸附剂。
XRD分析结果,ZnF-based纳米材料有一个立方晶体结构,材料中的杂质并没有改变立方晶体结构如图
初始pH值为废水除颜色最重要的参数。在这项研究中,为了观察pH值的影响参数对AB 29 ZnF-based纳米材料吸附,改变了pH值在2.0和10.0之间范围作为初始染料浓度、温度和吸附剂用量保持不变在100 mg·L−1,25°C和1 g·L−1,分别。
单位吸附剂吸附染料的质量在不同的初始pH值和删除值%吸附(AB) 29日如表所示
单位质量吸附剂吸附染料数量和删除%值在不同初始pH值AB 29 ZnF-based纳米材料吸附。
pH值 |
|
删除% |
---|---|---|
2 | 98.83±0.97 | 98.83 |
3 | 78.71±0.45 | 78.71 |
4 | 8.74±0.13 | 8.74 |
5 | 2.04±0.03 | 2.04 |
6 | 3.49±0.57 | 3.49 |
7 | 0.58±0.06 | 0.58 |
8 | 1.16±0.12 | 1.16 |
9 | 0.29±0.04 | 0.29 |
10 | 0±0 | 0 |
从表
最初的AB 29染料浓度的影响在吸附ZnF-based纳米材料研究的初始pH值2.0,温度35°C,吸附剂浓度1.0 g·L−1在25 - 2000 mg·L−1染料浓度。从实验结果,当最初的染料浓度增加从25 mg·L−1到2000 mg·L−1在AB 29染料吸附、单位质量吸附剂的吸附染料数量从25 mg·g−11489.79 mg·g−1,分别。在AB 29吸附过程中完全删除在最初观察到300分钟染料浓度25 mg·L−1观察,而吸附系统达到平衡在1500分钟初始染料浓度更高。
温度对吸附的影响(AB) 29染料到ZnF-based纳米材料研究AB 29浓度范围和温度范围为25 - 2000 mg·L−1和25-55°C,分别通过保持初始pH值常数为2.0,吸附剂浓度的1.0 g·L−1。
吸附染料的最大数量单位质量吸附剂的吸附AB 29日在不同温度的均衡值如表所示
最大的染料吸附量单位质量吸附剂在不同初始温度下的吸附AB 29染料ZnF-based纳米材料。
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|||
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25°C | 35°C | 45°C | 55°C | |
25 | 25±0 | 24.56±0.32 | 24.56±0.28 | 24.27±0.36 |
50 | 49.56±0.19 | 48.83±0.49 | 48.25±0.73 | 48.83±0.58 |
75年 | 73.39±1.39 | 72.52±1.90 | 71.06±1.32 | 71.64±2.26 |
One hundred. | 98.83±0.97 | 94.75±2.43 | 89.21±1.36 | 92.41±2.30 |
200年 | 154.22±1.95 | 164.43±2.68 | 163.84±2.27 | 150.14±3.44 |
300年 | 196.79±3.86 | 219.53±6.56 | 195.04±3.22 | 185.13±2.95 |
400年 | 289.21±4.92 | 300.87±9.96 | 271.72±6.69 | 245.48±3.85 |
500年 | 371.72±10.17 | 376.96±19.3 | 325.65±6.71 | 285.42±3.99 |
750年 | 405.97±6.47 | 557.58±6.21 | 480.32±17.73 | 411.80±20.92 |
1000年 | 755.10±18.90 | 790.08±12.64 | 526.23±10.54 | 537.90±20.58 |
1500年 | 1132.65±35.29 | 1155.97±37.06 | 931.48±21.62 | 736.15±23.49 |
2000年 | 1489.79±47.06 | 1568.51±53.39 | 1227.40±49.51 | 976.67±26.48 |
根据表
当温度上升超过55°C,在平衡吸附染料的量减少由于一些变化(损失造成的吸附剂表面活性吸附剂表面的温度降低)起源于吸附剂的内部结构,影响吸附率。这可以归因于失去活性的吸附剂表面温度增加,一些活跃的网站表面上的降解温度。
表
的染料吸附量每单位质量的吸附剂和清除值%在不同吸附剂的吸附浓度AB 29到ZnF-based纳米材料。
AB 29染料 | ||
---|---|---|
|
|
删除% |
0.2 | 164.72±0.34 | 17.99 |
0.5 | 137.01±2.04 | 43.51 |
1。0 | 98.83±0.97 | 82.00 |
2。0 | 49.84±0.87 | 97.69 |
3.0 | 33.33±0 | 98.53 |
从表
在这个调查的一部分,线性回归,最著名的传统方法,用于测定等温线的参数。为此,朗缪尔、弗伦德里希和Tempkin等温线模型使用线性变换模型(LTFM)检查。等温线的常量值斜率和截距的确定每个模型方程线性形式的情节。等温线的参数为每个表中演示了等温线模型
弗朗缪尔,Temkin等温线模型与回归常数(
|
||||
|
25 | 35 | 45 | 55 |
问°(mg·g−1) | 303.03 | 285.71 | 217.39 | 277.77 |
|
0.4125 | 0.204 | 0.273 | 0.139 |
|
0.841 | 0.956 | 0.901 | 0.946 |
|
0.023 | 0.046 | 0.035 | 0.066 |
|
||||
|
||||
|
25°C | 35°C | 45°C | 55°C |
1 / |
0.3909 | 0.52 | 0.47 | 0.43 |
|
2.55 | 1.89 | 2.09 | 2.31 |
|
13756.25 | 4138.09 | 3057.03 | 3478.56 |
|
0.817 | 0.937 | 0.958 | 0.955 |
|
||||
|
||||
|
25°C | 35°C | 45°C | 55°C |
|
0.934 | 0.77 | 0.70 | 0.73 |
|
291.85 | 357.42 | 273.38 | 220.71 |
|
0.469 | 0.566 | 0.603 | 0.669 |
弗朗缪尔,Temkin等温线模型常数计算每个模型使用线性变换模型的情节(LTFM)和常量和决定
因为它从表
为了研究AB 29-ZnF-based纳米颗粒吸附的动力学机制系统,获得的实验数据的兼容性在不同初始染料浓度符合一级和pseudo-second-order动力学模型是研究[
符合一级动力学模型参数得到的吸附AB 29-ZnF系统展示在表
常量和符合一级动力学模型
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---|---|---|---|---|
25 | 25 | 14.77 | 0.016812 | 0.963 |
50 | 49.56 | 44.08 | 0.010824 | 0.977 |
75年 | 73.39 | 61.91 | 0.006679 | 0.993 |
One hundred. | 98.83 | 102.42 | 0.009212 | 0.991 |
200年 | 154.22 | 149.27 | 0.003455 | 0.975 |
300年 | 196.79 | 214.68 | 0.003915 | 0.958 |
400年 | 289.21 | 313.40 | 0.002994 | 0.979 |
500年 | 371.72 | 357.35 | 0.002533 | 0.988 |
750年 | 405.97 | 363.07 | 0.003685 | 0.930 |
1000年 | 755.10 | 889.61 | 0.003915 | 0.988 |
1500年 | 1132.65 | 1249.97 | 0.002994 | 0.983 |
2000年 | 1489.79 | 1842.46 | 0.003685 | 0.985 |
pseudo-second-order动力学模型是用来研究AB 29-ZnF吸附系统的动力学机制,和速率常数和动力学模型
Pseudo-second-order常量和动力学模型
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|
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---|---|---|---|---|
25 | 25 | 25.12 | 0.006346 | 1.00 |
50 | 49.56 | 50.50 | 0.000736 | 0.999 |
75年 | 73.39 | 75.18 | 0.000288 | 0.999 |
One hundred. | 98.83 | 102.04 | 0.000183 | 0.998 |
200年 | 154.22 | 166.66 | 4 |
0.998 |
300年 | 196.79 | 212.76 | 2.67 |
0.986 |
400年 | 289.21 | 333.33 | 1.01 |
0.962 |
500年 | 371.72 | 416.66 | 9.52 |
0.964 |
750年 | 405.97 | 476.19 | 7 |
0.982 |
1000年 | 755.10 | 1000年 | 2.18 |
0.953 |
1500年 | 1132.65 | 1428.57 | 1.93 |
0.9538 |
2000年 | 1489.79 | 2500年 | 4.19 |
0.8654 |
pseudo-second-order动力学模型认为速率限制步骤包括吸附剂上的吸附物的化学吸收作用。从表
吉布斯自由能变化等热力学参数(Δ
范托夫方程的热力学参数计算的AB 29染料吸附ZnF-based纳米材料。
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Δ |
Δ |
Δ |
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298年 | −16704.5 | −75536.1 | ||
308年 | −13305.6 | −91.96 | −253.48 | −78070.9 |
318年 | −11673.3 | −80605.7 |
因为它从表
文献回顾的时候,发现ZnF-based纳米材料有很高的抗菌特性。这部分调查有关的决心的抗菌效果ZnF-based nanoadsorbent。
在这个实验部分,ZnF-based纳米材料的抗菌性能产生的洞琼脂扩散法测定腔扩散方法和两种不同的革兰氏阳性(
扩散抑制领域的观察结果的敏感性测试。
类型的细菌 | 物质的量(mg·毫升−1) | 抑制字段直径(毫米) |
---|---|---|
|
25 | - - - - - - |
50 | 11 | |
75年 | 15 | |
|
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|
25 | - - - - - - |
50 | 13 | |
75年 | 18 | |
|
||
|
25 | 14.5 |
50 | 18 | |
75年 | 21 | |
|
||
|
25 | - - - - - - |
50 | 10 | |
75年 | 16.5 |
测定ZnF-based纳米材料的抗菌效果(一)
从实验结果,可以说,ZnF-based纳米材料抗菌性能的抗菌效果四个不同细菌在不同吸附剂剂量。评估实验数据时,发现抑制区观察到25 mg / L, 50 mg / L, 75 mg / L剂量
作为实验研究的结果,ZnF-based纳米材料具有优越的优势的高级抗菌属性对许多有害的病原体除了环保颜色删除(
在这个调查中,AB 29染料的吸附到ZnF-based纳米材料在一个批处理系统实验研究。ZnF-based共沉淀法合成了纳米材料,用于AB 29染料溶液的吸附。对粒子表征,红外光谱是用来识别官能团的特征获得纳米材料。使用XRD对晶体结构和相分析;表面形态的扫描电镜分析。由于这些分析,颜色去除机制AB 29-ZnF系统确定吸附、和材料的简单的公式和ZnFe检测2O4。从抗菌效果测定实验ZnF-based纳米材料的抗菌效果,证明纳米材料为两个不同的革兰氏阳性(高级抗菌属性
在另一个研究的一部分,朗缪尔,弗伦德里希,Temkin等温线模型应用于吸附平衡在不同的温度下获得的数据在AB 29染料溶液的吸附到ZnF-based纳米材料。这是观察到的平衡数据与朗缪尔吸附过程是非常兼容和弗伦德里希等温线模型。
为了研究吸附动力学、动力学模型在文献中被应用于吸附系统的实验数据。吸附数据结果表明pseudo-second-order动力学模型拟合的AB 29到ZnF纳米粒子的吸附数据,并得出结论,速率限制步骤将化学吸收作用。
吉布斯自由能变化等热力学参数(Δ
进行试验研究的结果,ZnF-based纳米材料具有优越的优势如环境友好、抗菌特性对许多有害的病原体,和简单的合成过程。
在这个研究中,单一污染物的去除(AB纺织染料29日)准备从综合废水是通过使用一种新型吸附剂(ZnFe调查2O4)。然而,许多不同的污染物(重金属、酚、磷、石油等)可以在国内找到或工业废水在同一时间。因此,考虑到一个以上的污染物的影响,大规模处理实际废水系统的实验研究。此外,本研究可以使用一个连续的帮助下进行系统或多个反应堆为高染料去除的目的百分比和减少平衡时间。
作者报告没有利益冲突。
这次调查财务由梅尔辛大学研究基金项目没有。2017 - 1 - tp2 - 2266。作者感谢“梅尔辛大学的科研项目”“先进技术教育研究与应用中心”纳米颗粒的表征和同博士Adıguzel从理学院,生物系,梅尔辛大学的帮助下确定抗菌活性的纳米颗粒。