Bu çalışmada, solvent çözücü döküm yöntemi ile aljinat (ALG) ve biyocam nanopartikül (BGs) bazlı çevre dostu kompozit membranlar hazırlanmış ve metilen mavisinin (MB) sudan uzaklaştırılması için adsorban olarak kullanılmıştır. Partiküllerin zeta potansiyeli, lazer dinamik ışık saçılımı (DLS) ile -24,9 mV olarak belirlenmiş ve boyutları, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve DLS analizi ile sırasıyla 773 ve 777 nm olarak bulunmuştur. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) analizi, BGs içeriğinin %1'den %5'e çıkarılmasının, membranların karekök ortalama pürüzlülüğünün 159,38 nm'den 182,03 nm'ye çıkmasına neden olduğunu ortaya koymuştur. Adsorpsiyon süreci, hibrit cevap yüzey metodolojisi ile bütünleşmiş merkezi bileşik tasarım (RSM-CCD) kullanılarak başarılı bir şekilde modellenmiş ve optimize edilmiştir. Üç önemli bağımsız değişkenin (BGs konsantrasyonu (%1-5 a/h), solüsyonun pH'ı (3- 9), ve başlangıç boya konsantrasyonu (15-45 mg L-1)) MB adsorpsiyon kapasitesi üzerindeki etkilerini değerlendirmek ve optimize etmek için istatistiksel analiz gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, ikinci dereceden modelin MB'nin uzaklaştırılmasının tahmini için uygun olduğunu ortaya koymuştur. Optimize edilmiş deneysel parametreler, pH=9, 120 dk temas süresi, 45 mg L-1 başlangıç MB konsantrasyonu ve %1 (a/h) BGs konsantrasyonu olarak tespit edilmiştir. Freundlich izotermi ve yalancı ikinci dereceden kinetik modellerinin sırasıyla izoterm ve kinetik çalışmalarda en uygun modeller olduğu bulunmuştur. Dubinin-Radushkevich (D-R) izoterm modeli, kompozit aljinat membranlara MB adsorpsiyonu için kimyasal bir mekanizma öngörmüştür.
In this research, environment-friendly composite membranes based on alginate (ALG) and bioglass nanoparticles (BGs) were prepared by the solvent casting technique and utilized as adsorbents for the elimination of methylene blue (MB) from water. Zeta potential of the particles was determined to be -24.9 mV by laser dynamic light scattering (DLS), and their sizes were found to be 773 and 777 nm by transmission electron microscopy (TEM) and DLS analysis, respectively. Atomic force microscope (AFM) analysis revealed that increasing the BGs content from 1 to 5% w/v caused the root mean square roughness of membranes to increase from 159.38 to 182.03 nm. The adsorption process was successfully modeled and optimized using a hybrid response surface methodology integrated central composite design (RSM-CCD). A statistical analysis was utilized to examine and optimize the effects of three important independent variables (concentration of BGs (1-5% w/v), pH of the solution (3-9), and initial dye level (15-45 mg L-1)) on MB adsorption performance. The findings indicated that the quadratic model was suitable for prediction of MB's removal. Optimized experimental parameters were found to be a pH of 9, a contact time of 120 min, an initial MB concentration of 45 mg L-1, and a BGs concentration of 1% (w/v). Freundlich isotherm and pseudo-second-order kinetic models were found to be the best-fitting models in isotherm and kinetic studies, respectively. Dubinin-Radushkevich (D-R) isotherm model predicted a chemical mechanism for MB adsorption onto the composite alginate membranes.
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Engineering |
Journal Section | Articles |
Authors | |
Publication Date | July 15, 2023 |
Submission Date | January 31, 2023 |
Acceptance Date | April 28, 2023 |
Published in Issue | Year 2023 Volume: 13 Issue: 3 |