Adsorption kinetics of boron by parthenium hysterophorus and its carbonized form

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

The Parthenium hysterophorus is an invasive plant that can be found in abundance throughout Oman. Besides its rapid growth rate, it poses allelopathic characteristics that have been shown enormous hazardous risk impacts to humans, animals, soil, agriculture, and the environment due to its allelopathic characteristics. A buildup of this weed can have severe environmental and economic impacts, and it is difficult to control and eliminate. Furthermore, boron is a pollutant found in a variety of water sources, including groundwater, surface water, and effluents. Boron concentrations in potable water can adversely affect human health, including reproductive and developmental issues. Due to its solubility and toxicity, removing boron from contaminated water is such a challenging task. Reverse osmosis and ion exchange are currently used to remove boron from contaminated water. However, these techniques are expensive and energy-intensive, making it necessary to develop a more sustainable, cost-effective, and efficient procedure. A number of recent studies have demonstrated that P. hysterophorus is an effective adsorbent for a variety of contaminants, including heavy metals, pigments, and pesticides. However, limited research has been conducted on its effectiveness as an adsorbent for the removal of boron from water sources. In this study, an adsorbent was generated from P. hysterophorus, characterized, and evaluated for its efficacy in removing boron from aqueous solutions. Therefore, this study aims to: (i) assess how pyrolysis temperatures of 700 °C affect the physicochemical characteristics of the resultant biochar; (ii) evaluate the differences between PW and CPW characteristics, such as pH, electrical conductivity, point of zero charge, bulk density, particle density, porosity, and specific surface area; (iii) evaluate the viability of employing CPW as an economical and eco-friendly replacement for industrial adsorbents for the removal of boron from aqueous solutions at different contact times; (iv) analyze the boron adsorption kinetics onto PW-adsorbent and its carbonized form (CPW) and identify the rate-limiting phase; and (v) examine the physicochemical properties of the adsorbents before and after boron adsorption to comprehend the adsorption mechanism. The findings have shown that P. hysterophorus was composed of 70.7% moisture, 10.5% volatile matter, 5.0% ash, and 14.0% fixed carbon. Moreover, carbonized-PW exhibited a higher pH and point of zero charge compared to unmodified PW, indicating an increase in alkalinity and surface charge. A slight increase in particle density was observed after carbonization, as well as a decrease in electrical conductivity and mass density. Additionally, the carbonization of PW-biochar increased its porosity and specific surface area in comparison to its normal form. It was also found that contact time has a significant effect on the removal of boron in the study. Based on Method 2, maximum boron removal was achieved in the first minute for pristine PW and in three minutes for PW-biochar. In terms of MPAE values, the pseudo-second-order model provided the best fit with acceptable MPAE values. Finally, the physicochemical properties of the adsorbents indicate that B was successfully removed by P. hysterophorus.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

ff7b04e2-61cd-40b4-8845-4584cd591389

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

ff7b04e2-61cd-40b4-8845-4584cd591389_1.pdf

بيانات النشر

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Mansour Al-Haddabi","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Mushtaque Ahmed","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Shaima Salim Ali Salim Al-Saidiyah ","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Talal Etri","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Adsorption kinetics of boron by parthenium hysterophorus and its carbonized form

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

يُعد نبات الـ Parthenium hysterophorus (PW) من نباتات البومبونتية الغازية. وإلى جانب سرعته، يتميز بخصائص سمية أثبتت خطورتها الكبيرة على صحة الإنسان والحيوان والتربة والزراعة والبيئة. حيث يمكن أن يسفر تراكمه عن عواقب خطيرة على البيئة والاقتصاد، ومن الصعب السيطرة عليه والقضاء عليه. وفي جانبٍ آخر، يُعد البورون ملوثًا شائعًا يوجد في مصادر المياه المختلفة مثل المياه الجوفية والسطحية ومياه الصرف، ويمكن أن يتسبب التركيز العالي من البورون في مياه الشرب في آثار سلبية على صحة الإنسان، بما في ذلك مشكلات في الإنجاب والنمو. نظرًا لذوبانيته وسميته، فإن التخلص من البورون من مصادر المياه الملوثة يشكل تحديًا كبيرًا. وتُعد تقنيات التناضح العكسي وتبادل الأيونات من الطرق المستخدمة حاليًا لإزالة البورون، لكنها باهظة التكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة، مما يبرز الحاجة إلى طريقة أكثر استدامة وكفاءة وفعالية لإزالة البورون من مصادر المياه الملوثة. أظهرت الدراسات الحديثة أن P. hysterophorus يمكن استخدامها كعامل امتزاز فعال للعديد من الملوثات، بما في ذلك المعادن الثقيلة والأصباغ والمبيدات الحشرية. ومع ذلك، كانت الأبحاث حول كفاءتها كعامل امتزاز لإزالة البورون من مصادر المياه محدودة. هدفت هذه الدراسة إلى إنتاج عامل امتزاز جديد من نبات P. hysterophorus وتوصيفه وتقييم فعاليته في إزالة البورون من المحاليل المائية. لذلك، تهدف هذه الدراسة إلى: (1) تقييم كيفية تأثير درجات حرارة البيروليز عند 700 درجة مئوية على الخصائص الفيزيائية الكيميائية للفحم الناتج؛ (2) تقييم الاختلافات بين خصائص PW وCPW مثل الرقم الهيدروجيني، والتوصيل الكهربائي، ونقطة الشحنة الصفرية، والكثافة الكتلية، وكثافة الجسيمات، والمسامية، والمساحة السطحية المحددة؛ (3) تقييم إمكانية استخدام CPW كبديل اقتصادي وصديق للبيئة للمواد الامتصاصية الصناعية لإزالة البورون من المحاليل المائية في أوقات اتصال مختلفة؛ (4) تحليل حركية امتصاص البورون على مادة الامتزاز PW وشكلها المكربن (CPW) وتحديد المرحلة المحدِّدة للمعدل؛ (5) دراسة الخصائص الفيزيائية الكيميائية للممتزات قبل وبعد امتصاص البورون لفهم آلية الامتزاز. أظهرت النتائج أن النبات يحتوي على 70.7% من محتوى الماء، و10.5% مواد متطايرة، و5.0% رماد، و14.0% كربون ثابت. كما أن الفحم المنشط من نوع CPW لديه رقم هيدروجيني أعلى ونقطة شحنة صفرية أعلى مقارنة بـ PW غير المعدل، مما يشير إلى زيادة في القلوية وشحنة السطح. كما لوحظ ارتفاع طفيف في كثافة الجسيمات بعد التكريب، إلى جانب انخفاض في التوصيل الكهربائي وكثافة الكتلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكريب فحم PW زاد من مساميته ومساحته السطحية المحددة مقارنة بشكله الطبيعي. كما بينت الدراسة أن زمن الاتصال له تأثير ملحوظ على إزالة البورون. في الطريقة الثانية، تم تحقيق أقصى إزالة للبورون في الدقيقة الأولى لـ PW وفي ثلاث دقائق لفحم PW. فيما يتعلق بقيم MPAE، أظهر نموذج الرتبة الثانية الكاذبة أفضل توافق مع القيم المقبولة لـ MPAE. وأخيرًا، فإن الخصائص الفيزيائية الكيميائية للممتزات تؤكد أن البورون تمّت إزالته بنجاح بواسطة P. hysterophorus.

كلمات الباحثين

Parthenium hysterophorus - Sewage - Purification

إشراف وإعداد

الإشراف

Mansour Al-Haddabi, Mushtaque Ahmed, Talal Etri

الإعداد

Shaima Salim Ali Salim Al-Saidiyah

الاقتباسات الببليوغرافية