从批量到固定床生物吸收使用表面活性剂修改的木:机械洞察力,再生,真实废水验证和机器学习建模
Amira Othmani1, Ibtissam Hammouche1, Ammar Selatnia1
1Department of Chemical Engineering, Ecole Nationale Polytechnique, BP 182 El Harrach 16200, Algiers, Algeria.
改性木有效地通过生物吸收去除刚果红色染料. 这种具有成本效益和可扩展的方法将木材废物转化为工业废水处理的有价值的吸附剂.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 工业废水通常含有有毒染料,如刚果红 (CR).
- 开发有效和可持续的吸附剂来去除染料至关重要.
- 木材废弃物是吸附剂开发中未充分利用的资源.
研究的目的:
- 调查原木 (WC) 和改性木 (WC-CTAB) 的生物吸收能力,用于清除刚果红色染料.
- 评估生物吸收机制,动力学和热力学.
- 通过批量和固定床列实验评估吸附剂的可扩展性和可重复使用性,并以人工神经网络 (ANN) 建模为支持.
主要方法:
- 用 cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) 修改木片的方法. 在这种方法中,木片的加工方法是:
- 使用FTIR,SEM和pHPZC进行表征.
- 批量和固定床柱生物吸收实验.
- 动力学,异热学和热力学分析.
- 人工神经网络 (ANN) 建模用于性能预测.
主要成果:
- 修改CTAB显著提高了Langmuir生物吸收能力,从15.3mg/g增加到25.8mg/g.
- 生物吸收遵循伪第一阶动力学和兰格穆尔-希尔等热法,表明一种自发的,外热的,单层物理吸收过程.
- 固定床柱研究显示动态容量增加 (WC-CTAB为19-26毫克/克),突破时间延长,与Thomas和Yoon-Nelson模型相适应.
- 吸附剂表现出良好的可重复使用性,在三次循环后保持70%的批量容量和85%的列式模式.
- ANN建模准确预测了生物吸收性能.
结论:
- 改性木 (WC-CTAB) 是有效的,廉价的,可回收的吸附剂,用于清除刚果红色染料.
- 集成批量列方法与ANN建模相结合,为工业应用提供了一个可扩展和可优化的流程.
- 这项研究强调了将低价值木材废弃物转化为高价值材料的潜力,用于环境修复.
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