研究目的
研究燃料性质(以咖啡壳提取物作为绿色燃料与以糖作为化学燃料)对溶液燃烧法制备的氧化锌纳米颗粒染料吸附效率的影响,重点考察其对刚果红染料的去除效果。
研究成果
咖啡壳提取物衍生的氧化锌纳米颗粒(CHZnO)对刚果红的吸附能力高于糖源氧化锌(SZnO),其吸附过程最符合Langmuir等温模型和准二级动力学方程。颗粒内扩散为速率控制步骤,该过程呈放热且自发进行。这表明利用农业生物废弃物作为可持续原料合成高效水处理吸附剂具有潜力。
研究不足
该研究仅限于刚果红染料的批次吸附实验;实际废水条件可能涉及复杂混合物。不同生物废弃物或染料可能导致合成与吸附效率存在差异。未涉及工业化应用的放大研究。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用溶液燃烧合成法,分别以咖啡壳提取物和糖为燃料制备ZnO纳米颗粒。通过批次吸附实验评估刚果红染料的去除效果,考察了pH值、温度、初始染料浓度、吸附剂投加量和接触时间等参数变化。运用等温线模型和动力学模型对数据进行分析。
2:样品选择与数据来源:
咖啡壳采集自印度特定产地,六水合硝酸锌和刚果红等化学试剂购自S D Fine-Chem有限公司,实验全程使用双蒸水。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于合成的马弗炉、X射线衍射仪(Rigaku Smartlabs)、扫描电镜(JEOL JSM-840A)、透射电镜(JEOL JEM-301)、比表面积分析仪(MicrotracBEL)、傅里叶变换红外光谱仪(Perkin Elmer Spectrum 1000)、轨道振荡器、离心机及用于染料浓度测量的紫外-可见分光光度计。材料包含六水合硝酸锌、刚果红、咖啡壳、糖、氢氧化钠、盐酸和氯化钠。
4:1)、比表面积分析仪(MicrotracBEL)、傅里叶变换红外光谱仪(Perkin Elmer Spectrum 1000)、轨道振荡器、离心机及用于染料浓度测量的紫外-可见分光光度计。材料包含六水合硝酸锌、刚果红、咖啡壳、糖、氢氧化钠、盐酸和氯化钠。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将硝酸锌溶解于燃料(咖啡壳提取物或糖溶液)中,搅拌后置于500°C马弗炉中燃烧合成ZnO纳米颗粒。吸附实验通过染料溶液与吸附剂共混、调节pH值后离心,测定497nm处吸光度。采用固相添加法测定零点电荷。
5:数据分析方法:
使用Microsoft Excel 2016进行线性回归分析,拟合等温线模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、Dubinin-Radushkevitch)和动力学模型(准一级、准二级、Weber-Morris颗粒内扩散、Bangham),通过van't Hoff曲线计算热力学参数。
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X-ray Diffractometer
Smartlabs
Rigaku
Characterization of ZnO nanoparticles using XRD patterns
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Scanning Electron Microscope
JSM-840A
JEOL
Investigation of surface morphology of ZnO nanoparticles
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Transmission Electron Microscope
JEM-301
JEOL
TEM analysis of ZnO nanoparticles
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FTIR Spectrometer
Spectrum 1000
Perkin Elmer
FTIR spectroscopic studies of adsorbent using KBr pellets
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Surface Area Analyzer
Automatic specific surface area/pore size distribution measurement
MicrotracBEL
Determination of surface area and porosity using N2 adsorption-desorption isotherms
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Muffle Furnace
Combustion synthesis of ZnO nanoparticles at 500±10°C
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Orbital Shaker
Agitation of adsorption experiments at 150 rpm
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Centrifuge
Centrifugation to remove adsorbent after adsorption
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UV-Vis Spectrophotometer
Measurement of dye concentration at 497 nm wavelength
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