จลนศาสตร์และอุณหพลศาสตร์ในการดูดซับสีย้อมคริสตัลไวโอเลตโดยใช้ถ่านกัมมันต์ดัดแปลงจากเปลือกลูกหยี
คำสำคัญ:
คริสตัลไวโอเล็ต, การดูดซับ, ถ่านกัมมันต์ , เปลือกลูกหยีบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทำการศึกษาจลนศาสตร์และอุณหพลศาสตร์ของการดูดซับของสารละลายสีย้อมคริสตัลไวโอเลตบนถ่านกัมมันต์จากเปลือกลูกหยี (DS) ซึ่งเป็นวัสดุชีวมวลที่เหลือทิ้งในชุมชนอำเภอยะรัง จังหวัดปัตตานี นำเปลือกลูกหยีมาผ่านกระบวนการเผาและกระตุ้นด้วยด้วยโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) และกรดฟอสฟอริก (H3PO4) เพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการดูดซับ และจากการศึกษาผลของการดูดซับสารละลายสีย้อมคริสตัลไวโอเลตบนถ่านกัมมันต์ดัดแปลงจากเปลือกลูกหยีที่ผ่านการกระตุ้นด้วย KOH (DSAC-KOH) และ H3PO4 (DSAC-H3PO4 ) พบว่า สมการการดูดซับสอดคล้องตามสมการของแลงเมียร์และจลนศาสตร์การดูดซับปฏิกิริยาอันดับสองเทียม ปริมาณการดูดซับสารละลายสีย้อมคริสตัลไวโอเลตสูงสุด (qm) 294.12 และ 416.67 มิลลิกรัมต่อกรัมบน DSAC-KOH และ DSAC-H3PO4 ที่ 30°C และ pH=5 ตามลำดับ อีกทั้งผลการศึกษาปัจจัยทางเทอร์โมไดนามิกส์ พบว่า การดูดซับเป็นกระบวนการดูดความร้อนและเกิดขึ้นได้เอง ผลการวิจัยนี้เป็นการนำวัสดุชีวมวลท้องถิ่นที่เป็นของเสียมาสร้างมูลค่าและสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการบำบัดน้ำเสียจากสีย้อม ช่วยลดปัญหามลพิษทางน้ำ และส่งเสริมเศรษฐกิจหมุนเวียนในระดับชุมชนอย่างยั่งยืน
เอกสารอ้างอิง
Abdelhakim, E., Esther, B.G., Agustín, F.P., Francisco, J.M., & Francisco, C.M. (2017). Activated carbons from KOH and H3PO4-activation of olive residues and its application as supercapacitor electrodes, Electrochimica Acta, 229(3), 219–228.
Adams, E.Q., & Rosenstein, L. (1914). The color and ionization of crystal violet, J. Am. Chem. Soc., 36(7), 1452–1473.
Ahmad, R. (2009). Studies on adsorption of crystal violet dye from aqueous solution onto Coniferous Pinus bark powder (CPBP), J. Hazard. Mater., 171, 767-773.
Ali, I., Mohammad, T.A., & Asim, M. (2012). Low-cost adsorbents for the removal of organic pollutants from wastewater. J. Environ. Manage., 113, 170–183.
Ashraf, M.W., Michael, P.C., Amin Mir, M., Abdus, S., & Anwar, U.H. (2022). Separation of crystal violet dye from wastewaters by using supported liquid membrane technology. J. Chem., 1, 1-9.
Bakatula, E.N., Richard, D., Neculita, C.M., & Zagury, G.J. (2018). Determination of point of zero charge of natural organic materials. Environ. Sci. Pollut. Res. 25, 7823–7833.
Barrett, E.P., Joyner, L.G, & Halenda, P.P. (1951). Pore size distribution for porous materials. J. Amer. Chem. Soc., 73, 373–380.
Brunauer, S., Skalny J., & Bodor, E.E. (1969), Adsorption on nonporous solids. J. Colloid Inter. Sci., 30, 546–552.
Chakraborty, S., Bag, B.C., & Gupta, S.D., (2003). Separation and fractionation of dye solution by nanofiltration. Sep. Sci. Tech., 38(1), 219–235.
Donbebe, W. & P.Ezekiel, D. (2015), Comparative study of coconut shell and palm kernel shell biomass as
adsorbents for sorption of Pb2+ from aqueous solution. Asian J. Chem., 27(2), 690 – 696.
ElAziz A., Nayl, A., Elkhashab, R.A., Malah, T.E., Yakout, S.M., El-Khateeb, M.A., Ali, M.S., & Ali, H.M., (2017). Adsorption studieson the removal of COD and BOD from treated sewage using activated carbon prepared from date palm waste, Environ. Sci. Pollut. Res., 24, 22284–22293.
Elena, D., Ines, S., Charles, J.,& Angel, F.M (2022). Activated carbons from hydrothermal carbonization and chemical activation of olive Stones: application in sulfamethoxazole adsorption. Resources, 11(5), 43.
El-Hendawy, A.A., & Abdel-Nasser, A., (2009). An insight into the KOH activation mechanism through the production of microporous activated carbon for the removal of Pb2+ cations. App. Sur. Sci., 255(24), 8818-8823.
Farahin, M.J., Shaliza, I., Yern, C., & Zubaidah, I. (2021). High removal of crystal violet dye and tetracycline by hydrochloric acid assisted hydrothermal carbonization of sugarcane bagasse prepared at high yield, Sus. Chem. Phar., 24, 100541.
Fiol, N., & Villaescusa, I. (2009). Determination of sorbent point zero charge: Usefulness in sorption studies. Environ. Chem. Lett., 7, 79–84.
Freundlich, H. (1907), Ueber Kolloidfällung und Adsorption. Zeitschrift für Chemie and Industrie der Kolloide, 1, 321-331.
Fumihiko, O., Kazuki, S., Noriaki, N., Chalerm pong, S., Keiji, N., & Naohito, K. (2024). Adsorption efficiency of crystal violet from the aqueous phase onto a carbonaceous material prepared from waste cotton and polyester. RSC Sustainability, 2, 179–186.
Ghenwa, K., May, I., Mejdi, J., & Akram, H. (2023). Characterization and environmental application potential of banana peels. Biochar. Eng. Proc. 37(1), 105.
Giannin, M., Cosmin, V., Simona, P., Mircea, D., & Sorina, B. (2022). Crystal violet adsorption on eco-friendly lignocellulosic material obtained from motherwort (Leonurus cardiaca L.) biomass. Polymers, 14(18), 3825.
Hayeeye, F., Sattar, M., Tekasakul, S., & Sirichote, O. (2014). Adsorption of rhodamine B on activated carbon obtained from pericarp of rubber fruit in comparison with the commercial activated carbon, Songklanakarin J. Sci. Technol., 36, 177–187.
Hayeeye, F., & Sattar, M. (2020). Removal of crystal violet in aqueous solution by activated carbon from
the pericarp of rubber fruit and bagasse: kinetics, thermodynamics and adsorption studies. Desal. Water Treat., 202, 420–434.
Hayeeye, F., Benhawan, A., & Sattar, M. (2022). Adsorption efficiency of batik dye by modified Dialium cochinchinense activated carbon beads: kinetics and thermodynamics. Desal. Water Treat., 269, 200–211.
Ho, Y.S., & McKay, G. (1999). Pseudo-second-order model for sorption processes. Process Biochem. 34, 451–465.
Hu, Z., Srinivasan, M.P., & Ni, Y. (2001). Novel activation process for preparing highly microporous and mesoporous carbons. Micro. Meso. Mater., 43(3), 267-275.
Ilyasse, L., Maria, J., Abdelouahed, A., Abderahim, K., Awad, A.A., Chaimaa, H., Mbark, O., Palsan, S.A., Hassane, L., Youngjae, C., & Fatima, B. (2023). Comparative study on adsorption of crystal violet and chromium (VI) by activated carbon derived from spent coffee grounds. Appl. Sci., 13(2), 985.
Karcher, S., Kornmüller, A., & Jekel, M. (2002). Anion exchange resins for removal of reactive dyes from textile wastewaters. Water Res., 36, 4717-4724.
Lagergren, S. (1898). Zur theorie der sogenannten adsorption geloster stoffe. Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens. Handlingar Band, 24, 1-39.
Langmuir, I., (1916). The constitution and fundamental properties of solids and liquids. part i. solids. J. Amer. Chem. Soc., 38, 2221-2295.
Lairini, S., El Mahtal, K., Miyah, Y. Tanji, K., Guissi, S., Boumchita, S., & Zerrouq, F. (2013). The adsorption of crystal violet from aqueous solution by using potato peels (Solanum tuberosum): equilibrium and kinetic studies, J. Mater. Environ. Sci., 8, 3252–3261.
Liu, X., Han, L., & Sun, Y. (2020). Effect of activation method on the porosity and adsorption performance of activated carbon derived from biomass. Rene. Ener., 146, 1435-1442.
Loulidi, I., Boukhlifi, F., Ouchabi, M., Amara, A., Jabri, M., Kali, A., & Aziz, F. (2020). Kinetic, isotherm and mechanism investigations of the removal of basic violet 3 from water by raw spent coffee grounds, Phy. Chem. Res., 8(3), 869-884.
Meriem, Z., Asma, H., Kenza, S., & Mossaab, B.L. (2020). Batch mode for adsorption of crystal violet by cedar cone forest waste. SN Appl. Sci., 2, 198.
Miyah, Y., Lahrichi, A., & Idrissi, M. (2016). Removal of cationic dye-methylene bleu- from aqueous solution by adsorption onto corn cob powder calcined. J. Mater. Environ. Sci., 7, 96-104.
Nepu, S., Maurizio, V., Luca, F., Roberto, V., Antonio, M., & Toufiq, R. (2020). Cationic Dye adsorption on hydro chars of winery and citrus juice industries residues: performance, mechanism, and thermodynamics. Energies, 13(18), 4686.
Niculescu, V.C., & Raboaca, M. (2021). Efficient rice-husk-derived silica nanocatalysts for organic dye removal from water. Catalysts, 11, 815.
Puspa, L.H., Rachana, P., Sujan, P., & Ajaya, B. (2022). Adsorption and removal of crystal violet dye from aqueous solution by modified rice husk. Heliyon, 8(4), e09261.
Quansah, J.O., Hlaing, T., & Lyonga, F.N. (2020). Nascent rice husk as an adsorbent for removing cationic dyes from textile wastewater. Appl. Sci., 10, 3437.
Rauf, F., Seyed, J.P., Seyed, J.P., Hadi, P., Mirian, P., & Jose, M.L. (2021). Adsorption of crystal violet dye using activated carbon of Lemonwood and activated carbon/ Fe3O4 magnetic nanocomposite from aqueous solutions: A kinetic, equilibrium and thermodynamic study, Molecules, 26(8), 2241.
Sagnik, C., Shamik, C., & Papita, D.S. (2011). Adsorption of crystal violet from aqueous solution onto NaOH-modified rice husk, Carbohydr. Polym., 86, 1533–1541.
Saleem, J., Shahid, U.B., Hijab, M., Mackey, H.R., & McKay, G. (2019). Production and applications of activated carbons as adsorbents from olive stones. Renew. Sus. Ener. Reviews, 103, 113–123.
Takashi, M., (2004). Determination of cationic surfactants by a photometric titration method with crystal violet as a color indicator, Anal. Lett., 37(3), 499-506.
Tapan, K.S., Nikhil, C.B., Subarna, K., Mahmooda, G.A., Hideki, I., & Yoshinobu, F. (2010). Adsorption of methyl orange onto chitosan from aqueous solution, J. Water Resour. Prot., 2, 898–906.
Tariq, J., Nasir, K., & Mirza, M.L. (2017). Kinetics, equilibrium and thermodynamics of cerium removal by adsorption on low-rank coal. Desal. Water Treat., 89, 240–249.
Tay, T., Ucar, S., & Karagöz, S., (2009). Preparation and characterization of activated carbon from waste biomass. J. Hazard. Mater., 165(1–3), 481-485.
Tharcil, C.R.B., Juliana, C.I., Carina, P.M., & Denise, A.F. (2013). Adsorption of crystal violet dye from aqueous solution onto zeolites from coal fly and bottom ashes, Orbital: Electron. J. Chem., 5, 179–191.
Thirumal, V., Dhamodharan. Y., Dhayalan, V. & iDhayalan, V. (2021). Cleaner production of Tamarind fruit shell into bio-mass derived porous 3D-activated carbon nanosheets by CVD technique for supercapacitor applications. Chemosphere., 282(18), 131033.
Tran, H.N., You, S.J., & Chao, H.P. (2016). Effect of pyrolysis temperatures and times on the adsorption of cadmium onto orange peel derived biochar. Waste Manag. Res., 34, 129–138.
Vassilis, J.I., Marco, B., & Fabio, M. (2020). Liquid−solid mass transfer in adsorption systems - an overlooked resistance. Ind. Eng. Chem. Res., 59, 22007−22016.
Vijayaraghavan, G., & Shanthakumar, S. (2018). Effective removal of reactive magenta dye in textile effluent by coagulation using algal alginate. Desal. Water Treat., 121, 22–27.
Yahya, M.A., Al-Qodah, Z., & Ngah, W.Z. (2019). Agricultural bio-waste materials as potential sustainable precursors used for activated carbon production: A review. Rene. Sust. Ener. Reviews, 46, 218-235.
Yongbin, J., Tiehu, L. Li, Z., Xiaoxian, W., & Qilang, L. (2007), Preparation of activated carbons by microwave heating KOH activation, App. Sur. Sci., 254(2), 506-512.
Yosra, R., Ayoub, N., Issam, M., Meriem, S. Omar, C., & Souad, Z. (2023). High adsorption capacities of crystal violet dye by low-cost activated carbon prepared from Moroccan Moringa oleifera wastes: characterization, adsorption and mechanism study, Diam. Rela. Mater.,135, 109834.
Zhang, Y., Ma, X., & Yu, Z., (2021). Preparation and characterization of activated carbon from agricultural waste by chemical activation with KOH. J. Cleaner Prod., 292, 126035.
Zhou, X., & Zhou, X. (2014). The unit problem in the thermodynamic calculation of adsorption using the Langmuir equation. Chem. Eng. Commun. 201, 1459–1467.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2026 PSRU Journal of Science and Technology
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ในการปรับปรุงแก้ไขตัวอักษรและคำสะกดต่างๆ ที่ไม่ถูกต้อง และต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร PSRU Journal of Science and Technology ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม และ
ผลการพิจารณาคัดเลือกบทความตีพิมพ์ในวารสารให้ถือมติของกองบรรณาธิการเป็นที่สิ้นสุด
0-5526-7000 Ext. 4100
