Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu kết hợp thực nghiệm và lý thuyết về sự hấp phụ của 4-Nitrophenol trên bi carbon hoạt tính sử dụng phương pháp DFT
Tóm tắt
Bi carbon hoạt tính xốp từ cỏ Ravenna đã được sử dụng làm chất hấp phụ để loại bỏ 4-Nitrophenol khỏi dung dịch nước. Quá trình kích hoạt hóa học sử dụng kali hydroxit đã được áp dụng để chuẩn bị bi carbon hoạt tính. Các đặc điểm thiết yếu của chất hấp phụ đã chế tạo, được thể hiện qua diện tích bề mặt BET, thể tích lỗ rỗng và pHZPC lần lượt là 919 m2g−1, 0.324 cm3g−1 và 8.1. Phân tích SEM, FTIR, XRD và TGA cho thấy cấu trúc vi tinh thể và xốp của bi carbon tổng hợp với nhiều nhóm chức năng phong phú và độ ổn định nhiệt cao. Các thí nghiệm hấp phụ lô đã được tiến hành để xác định khả năng hấp phụ của 4-Nitrophenol, và liều lượng chất hấp phụ tối ưu, pH, nồng độ 4-Nitrophenol ban đầu và thời gian tiếp xúc lần lượt là 0.5 g, 7, 400 mgL−1 và 40 phút. Nghiên cứu cân bằng isotherm cho thấy sự phù hợp của isotherm Langmuir với khả năng hấp phụ tối đa là 50.89 mg/g. Mô hình động học giả định bậc hai đại diện tốt cho dữ liệu động học hấp phụ, trong khi nghiên cứu nhiệt động lực học chỉ ra tính tự phát (ΔG<0) và tính chất thu nhiệt (ΔH>0) của sự hấp phụ 4-Nitrophenol. Tính toán lý thuyết chức năng mật độ (DFT) được thực hiện ở mức B3LYP cho thấy rằng sự tương tác của 4-Nitrophenol với bi carbon hoạt tính nguyên chất và có chức năng là thuận lợi.
Từ khóa
#bi carbon hoạt tính #4-Nitrophenol #chất hấp phụ #lý thuyết chức năng mật độ (DFT) #nhiệt động lực họcTài liệu tham khảo
N. G. Rincón-Silva, J. C. Moreno-Piraján and L. Giraldo, Adsorption, 22, 33 (2016).
I. Ipek, N. Kabay and M. Yüksel, J. Water Process Eng., 16, 206 (2017).
R. R. Karri, J. N. Sahu and N. S. Jayakumar, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 80, 472 (2017).
E. Z-Flores, M. Abatal, A. Bassam, L. Trujillo, P. Juárez-Smith and Y. El Hamzaoui, J. Clean. Prod., 161, 860 (2017).
A. Sukan and S. Sargin, J. Biomater. Nanobiotechnol., 4, 300 (2013).
L. G. C. Villegas, N. Mashhadi, M. Chen, D. Mukherjee, K. E. Taylor and N. Biswas, Curr. Pollut. Reports, 2, 157 (2016).
E. Yagmur, S. Turkoglu, A. Banford and Z. Aktas, J. Clean. Prod., 149, 1109 (2017).
S. K. Nadavala, H. Che Man and H. Woo, BioResources, 9, 5155 (2014).
A. Q. Jaradat, S. Gharaibeh and M. Abu Irjei, Water Environ. J., 32, 134 (2018).
Y. Jiang, G. Ni, G. Zhao, Y. Meng, J. Li and X. Wang, Plasma Process. Polym., 10, 353 (2013).
F. Khazaali, A. Kargari and M. Rokhsaran, Desalin. Water Treat., 52, 7543 (2013).
Y. Wu, G. Tian, H. Tan and X. Fu, Desalin. Water Treat., 51, 37 (2013).
N. Rabaaoui, M. E. K. Saad, Y. Moussaoui, M. S. Allagui, A. Bedoui and E. Elaloui, J. Hazard. Mater., 250-251, 447 (2013).
M. Tian, S. S. Thind, J. S. Dondapati, X. Li and A. Chen, Chemosphere, 209, 182 (2018).
V. Peings, J. Frayret and T. Pigot, J. Environ. Manage., 157, 287 (2015).
Y. Song, J. Jiang, J. Ma, S. Y. Pang, Y. Z. Liu, Y. Yang, C. W. Luo, J. Q. Zhang, J. Gu and W. Qin, Environ. Sci. Technol., 49, 11764 (2015).
Y. Tu, Y. Xiong, S. Tian, L. Kong and C. Descorme, J. Hazard. Mater., 276, 88 (2014).
M. Kuosa, J. Kallas and A. Häkkinen, J. Environ. Chem. Eng., 3, 325 (2015).
M. Madani, M. Aliabadi, B. Nasernejad, R. K. Abdulrahman, M. Y. Kilic and K. Kestioglu, Desalin. Water Treat., 53, 2031 (2015).
K. Akin, I. Arslan-Alaton, O. H. Tugba and M. Bekbolet, Chem. Eng. J., 224, 4 (2013).
G. Moussavi, S. Ghodrati and A. Mohseni-Bandpei, J. Biotechnol., 184, 111 (2014).
H. Jalayeri, F. Doulati Ardejani, R. Marandi and S. Rafiee pur, Arab. J. Geosci., 6, 3847 (2013).
D. Y. Xu and Z. Yang, Chemosphere, 92, 391 (2013).
J. A. Torres, P. M. B. Chagas, M. C. Silva, C. D. Dos Santos and A. D. Corrêa, Environ. Technol. (United Kingdom), 37, 1288 (2016).
S. Aber, A. Khataee and M. Sheydaei, Bioresour. Technol., 100, 6586 (2009).
H. Fan, L. Shi, H. Shen and K. Xie, RSC Adv., 6, 109983 (2016).
B. Li, Energy Environ. Sci., 9, 102 (2016).
K. Ngaosuwan, J. G. Goodwin and P. Prasertdham, Renew. Energy, 86, 262 (2016).
A. Mullick, S. Moulik and S. Bhattacharjee, Indian Chem. Eng., 60, 58 (2017).
N. You, J. Li, H. Fan and H. Shen, J. Adv. Res., 15, 77 (2018).
G. Selvaraju, N. Kartini and A. Bakar, J. Clean. Prod., 141, 989 (2016).
A. Kumar and H. M. Jena, J. Clean. Prod., 137, 1246 (2016).
P. T. Dhorabe, D. H. Lataye and R. S. Ingole, Water Sci. Technol., 73, 955 (2016).
X. Liu, F. Wang and S. Bai, Water Sci. Technol., 72, 2229 (2015).
P. T. Dhorabe, D.H. Lataye and R.S. Ingole, J. Hazardous, Toxic, Radioact. Waste, 21, 4016015 (2017).
L. M. Cam, L. Van Khu and N. N. Ha, J. Mol. Model., 19, 4395 (2013).
F. Shen, J. Liu, Z. Zhang, Y. Dong and C. Gu, Fuel Process. Technol., 171, 258 (2018).
B. Padak, M. Brunetti, A. Lewis and J. Wilcox, Environ. Prog., 25, 319 (2006).
L. R. Radovic, Carbon N. Y., 43, 907 (2005).
D. Cortés-Arriagada, L. Sanhueza and M. Santander-Nelli, J. Mol. Model., 19, 3569 (2013).
J. Liu, W. Qu, S.W. Joo and C. Zheng, Chem. Eng. J., 184, 163 (2012).
B. M. Babic, S. K. Milonjic, M. J. Polovina and B. V. Kaludierovic, Carbon N. Y., 37, 477 (1999).
Y. S. Ho, G. McKay, D. A. J. Wase and C.F. Forster, Adsorpt. Sci. Technol., 18, 639 (2000).
M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ö. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski and D. J. Fox, Gaussian Inc., Wallingford CT, Wallingford CT (2009).
M. L. Martínez, M. M. Torres, C. A. Guzmán and D. M. Maestri, Ind. Crops Prod., 23, 23 (2006).
I. I. Gurten, M. Ozmak, E. Yagmur and Z. Aktas, Biomass Bioenergy, 37, 73 (2012).
J. Matos, C. Nahas, L. Rojas and M. Rosales, J. Hazard. Mater., 196, 360 (2011).
D. Angin, Fuel, 115, 804 (2014).
S. Li, K. Han, J. Li, M. Li and C. Lu, Micropor. Mesopor. Mater., 243, 291 (2017).
B. H. Diya’uddeen, I. A. Mohammed, A. Ahmed and B. Y. Jibril, Agric. Eng. Int., 10, 1 (2008).
J. Bartram and R. Ballance, Water Quality Monitoring: A Practical Guide to the Design and Implementation of Freshwater Quality Studies and Monitoring Programmes, 1st Ed. (E & FN Spon, 1996).
H. Soni and P. Padmaja, J. Porous Mater., 21, 275 (2014).
H. Moazed and S. B. Nasab, J. Mol. Liq., 211, 448 (2015).
D. Balarak, Int. J. ChemTech Res., 9, 681 (2016).
S. N. Muluh, J.N. Ghogomu, A.A. B. Alongamo and D.L. Ajifack, Int. J. Adv. Eng. Res. Technol., 5, 610 (2017).
M. Shirzad-Siboni, S.-J. Jafari, M. Farrokhi and J. K. Yang, Environ. Eng. Res., 18, 247 (2013).
D. Kavitha, J. Environ. Biotechnol. Res., 3, 24 (2016).
P. Sudhakar, I. D. Mall and V. C. Srivastava, Desalin. Water Treat., 57, 12375 (2016).
A. Ely, M. Baudu, M. Ould, S. Ahmed, O. Kankou and J. Basly, Chem. Eng. J., 178, 168 (2011).
E. S. A. Rawash, Glob. J. Environ. Sci. Manag., 2, 11 (2016).
M. E. Mahmoud and G. M. Nabil, J. Mol. Liq., 240, 280 (2017).
M. J. Ahmed and S. K. Theydan, Desalin. Water Treat., 55, 522 (2015).
T. Sismanoglu and S. Pura, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 180, 1 (2001).
B. Zhang, F. Li, T. Wu, D. Sun and Y. Li, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 464, 78 (2015).
N. G. Rincón-Silva, J. C. Moreno-Piraján and L. G. Giraldo, J. Chem., 2015, 1 (2014).
S. Al-Asheh, B. Fawzi and M. Asmahan, Environ. Geol., 45, 1109 (2004).
Z. Wu, X. Yuan, H. Zhong, H. Wang and G. Zeng, Nat. Publ. Gr., 6, 25638 (2016).