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Erschienen in: Cellulose 4/2023

07.12.2022 | Original Research

Hybrid nanomaterial from pyrolyzed biomass and Fe3O4 magnetic nanoparticles for the adsorption of textile dyes

verfasst von: Rízia Keila do Nascimento, Barbara Souza Damasceno, Arthur Nascimento de Melo, Paulo Henrique Miranda de Farias, Jorge Vinícius Fernandes Lima Cavalcanti, Deivson Cesar Silva Sales, Eduardo Henrique Lago Falcão, Ana Cláudia Vaz de Araújo

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 4/2023

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Abstract

Industrial dyes are harmful compounds often present in wastewater. In this work, a magnetic nanohybrid material (HB) was hydrothermally synthesized from pyrolyzed sugarcane straw (CN) and magnetic iron oxide nanoparticles. The material was characterized by XRD, FTIR, SEM, TGA, and PZC, and tested for the adsorptive removal of congo red (CR) and indigo carmine (IC) dyes from aqueous solutions at pH 7.0 and 10.0, respectively. The kinetics of adsorption was well explained by both the pseudo-second order (PSO) model (\(R_{adj}^{2} \sim 0.99\) for CR, 0.96 for IC) and the Elovich model (\(R_{adj}^{2}\) ~ 0.98 for CR, 0.98 for IC). After 24 h, the maximum adsorption capacities of the material were ~ 18.39 mg g−1 for CR and ~ 1.46 mg g−1 for IC. Adsorption isotherms were obtained at 25, 35, and 45 °C, and four different models were tested. The Sips model, which combines Langmuir and Freundlich, was used to fit the data. HB exhibited greater performance removing CR dye (%R ~ 72%) than IC (%R ~ 27%), therefore suggesting great potential as an adsorbent for CR from wastewater.

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Literatur
Zurück zum Zitat Cornell RM, Schwertmann U (2003) The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses. WileyCrossRef Cornell RM, Schwertmann U (2003) The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses. WileyCrossRef
Zurück zum Zitat Cullity BD, Stock SR (2014) Elements of X-ray diffraction, 2nd edn. Michigan Cullity BD, Stock SR (2014) Elements of X-ray diffraction, 2nd edn. Michigan
Zurück zum Zitat De Araújo ACV (2011) Síntese de nanopartículas de Fe3O4, nanocompósitos de Fe3O4 com polímeros e materiais carbonáceos. Universidade Federal de Pernambuco, Thesis De Araújo ACV (2011) Síntese de nanopartículas de Fe3O4, nanocompósitos de Fe3O4 com polímeros e materiais carbonáceos. Universidade Federal de Pernambuco, Thesis
Zurück zum Zitat Wahab R, Khan F, Kaushik NK et al (2017) Photocatalytic TMO-NMs adsorbent: temperature-time dependent Safranine degradation, sorption study validated under optimized effective equilibrium models parameter with standardized statistical analysis. Sci Rep 7:1–15. https://doi.org/10.1038/srep42509CrossRef Wahab R, Khan F, Kaushik NK et al (2017) Photocatalytic TMO-NMs adsorbent: temperature-time dependent Safranine degradation, sorption study validated under optimized effective equilibrium models parameter with standardized statistical analysis. Sci Rep 7:1–15. https://​doi.​org/​10.​1038/​srep42509CrossRef
Metadaten
Titel
Hybrid nanomaterial from pyrolyzed biomass and Fe3O4 magnetic nanoparticles for the adsorption of textile dyes
verfasst von
Rízia Keila do Nascimento
Barbara Souza Damasceno
Arthur Nascimento de Melo
Paulo Henrique Miranda de Farias
Jorge Vinícius Fernandes Lima Cavalcanti
Deivson Cesar Silva Sales
Eduardo Henrique Lago Falcão
Ana Cláudia Vaz de Araújo
Publikationsdatum
07.12.2022
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 4/2023
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-022-04978-9

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