THE FORMULATION ANDCHARACTERIZATION OF NOVEL ADSORBENTS USING METAL HYDROXIDES, GRAPHENE, AND CLAY FOR THE EFFECTIVE REMOVAL OF ORGANIC POLLIUTANTS FROM WASTEWATER. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS_Thesis-201473540_Salem Bahadi.pdf Restricted to Repository staff only until 23 December 2023. Download (3MB)

Arabic Abstract

يؤثر تلوث المياه الناجم عن إطلاق مواد ضارة بالبيئة بسبب الصناعات الكيماوية والصناعات المرتبطة بها بشكل سلبي على صحة الإنسان والنظام البيئي. يتطلب ارتفاع الطلب على المياه النظيفة والوعي المتزايد بأهمية القضاء على التلوث أو على الأقل تقليله إلى الحد الأدنى تطوير مناهج فعالة لمعالجة مياه الصرف الصحي. يعد الامتزاز هو أحد الأساليب الواعدة لمعالجة مياه الصرف الصحي ؛ ومع ذلك ، فإن فعالية هذه العملية تتطلب تطوير مواد ماصة فعالة. في هذا العمل ، تم تصنيع اثنين من الممتزات الجديدة (على سبيل المثال ، أكسيد الجرافين الوظيفي مع هيدروكسيد مزدوج الطبقات وأكسيد الجرافين المقحم مع البنتونايت وهيدروكسيد مزدوج الطبقات الثلاثية) واستخدامهما لإزالة الحمض الأحمر 1 ، بيسفينول أ ، ميثيل البرتقال ، و 2 النيتروفينول ، على التوالي. تمت دراسة التبلور والمجموعات الوظيفية ومورفولوجيا المركبات النانوية المركبة باستخدام تقنيات توصيف مختلفة بما في ذلك حيود الأشعة السينية والتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء وتحويل فورييه ومجهر المسح الإلكتروني. بعد تركيب وتوصيف الممتزات ، تم تقييم أدائها في إزالة الملوثات العضوية الأربعة المذكورة أعلاه. أولاً ، تمت دراسة أداء الإزالة لهذين الماصين من خلال التحقق من تأثير الأس الهيدروجيني ، متساوي الامتزاز ، الحركية ، والديناميكا الحرارية. تم الحصول على الرقم الهيدروجيني الأمثل عند 6 وتم إجراء جميع الدراسات الأخرى عند الرقم الهيدروجيني 6. كشفت حركيات الامتزاز أن نموذج افرامي يناسب بدقة بيانات الحمض الأحمر1و ميثيل البرتقال وبيسفينول أ و 2نيتروفينول مع قدرات امتصاص متوازنة قدرها 150.2 و 348.5 و 705.4 و 545 مجم / جم على التوالي, باستخدام تركيز أولي للملوثات يبلغ 100 جزء في المليون. علاوة على ذلك, أوضحت نتائج الامتزاز أن نموذج ريدلك بيتيرسون يناسب بشكل جيد البيانات التجريبية للملوثات السابقة مع اقتراب الانحدار من (0.9952, 0.9940,0.9986,0.9965) على التوالي. أظهرت التحاليل الدينامكية أن النتائج السلبية للطاقة الداخلية الكامنة و جيبس الطاقة الحارة تشير أن امتزاز الملوثات السابقة باستخدام ، أكسيد الجرافين الوظيفي مع هيدروكسيد مزدوج الطبقات وأكسيد الجرافين المقحم مع البنتونايت وهيدروكسيد مزدوج الطبقات الثلاثية هي عملية طاردة للحرارة وهو مناسب لدرجات الحرارة المنخفضة. توضح النتائج التي تم الإبلاغ عنها في هذا العمل أن هاتين الممتزتين النانويتين الجديدتين ممتازتان ، وفيرة / رخيصة ، وواعدة وفعالة لإزالة الأصباغ والفينولات من عينات مياه الصرف الصحي.

English Abstract

Water pollution caused by the release of harmful materials to the environment by chemical and allied industries negatively affects human health and the ecosystem. The high demand for clean water and the growing awareness of the importance of eliminating or at least minimizing pollution require the development of effective wastewater treatment approaches. Adsorption is one of the promising methods for wastewater treatment; however, the efficacy of this process requires the development of effective adsorbents. In this work, two novel adsorbents (i.e., PEI@GO/LTH and GO/BENT/LTH) were synthesized and utilized for the removal of acid red 1 (AR1), bisphenol A (BPA), methyl orange (MO), and 2 nitrophenol (2NP), respectively. The crystallinity, functional groups, and morphology of the synthesized nanocomposites were studied using different characterization techniques including XRD, FT-IR, and SEM. After the synthesis and characterization of the adsorbents, their performance in removing the above-mentioned four organic pollutants was assessed. First, the removal performance of these two adsorbents was studied by investigating the effect of pH, adsorption isotherm, kinetics, and thermodynamics. The optimum pH was attained at 6 and all other studies were carried out at pH 6. The adsorption kinetics revealed that Avrami model accurately fits the data for AR1, BPA, MO, 2NP removal with equilibrium adsorption capacities of 150.2, 348.5, 705.4, and 545 mg/g, respectively, using an initial pollutant concentration of 100 ppm. Moreover, the adsorption isotherm results revealed that Redlich-Peterson model nicely fits the experimental data for the removal of AR1, BPA, MO, and 2NP with R2 approaching unity (i.e., 0.9952, 0.9940, 0.9986, and 0.9965), respectively. Thermodynamic analysis showed that 〖ΔH〗^o and 〖ΔG〗^o had negative values, indicating that the adsorption of AR1 and BPA on PEI@GO/LTHLTH and the adsorption of MO and 2NP on GO/BENT/LTH are exothermic process, and it is favorable toward low temperatures. The findings reported in this work demonstrate that these two novel nanocomposite adsorbents are excellent, abundant/cheap, promising, and effective for the removal of dyes and phenols from wastewater samples.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Onaizi, Sagheer
Committee Members:	Abussaud, Basim and Drmosh, Qasem
Depositing User:	SALEM BA HADI (g201473540)
Date Deposited:	28 Dec 2022 07:39
Last Modified:	28 Dec 2022 07:39
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142259