Adsorption of Cr(VI) ions from aqueous solution using rice husk–based activated carbon: Optimization, kinetic, and thermodynamic studies

Abstract

The effectiveness of rice husk-activated carbon (RHAC) in the adsorption of Cr(VI) from an aqueous solution was investigated. The adsorbent was prepared, characterized, and subjected to optimization, kinetics, and thermodynamics studies. Optimization was done using response surface methodology (RSM) based on the Box-Behnken design. Accordingly, optimum adsorption factors obtained were shaking speed of 176.90 rpm, adsorbent dosage of 1.96 g, and initial concentration of 50.12 mg/L for 93.49% removal of Cr(VI) at a desirability of 1.00. The maximum adsorption capacity obtained was 98.14 mg/g. An equilibrium adsorption isotherm model and a kinetic model of Cr(VI) on RHAC were fitted to experimental data. The data were well represented by the Freundlich adsorption isotherm model, with R 2 of 0.9956, which presumes an energetically heterogeneous surface. Furthermore, the adsorption kinetic data were well described by the pseudo-second order model with R 2 range of 0.9969-0.9997, indicating a high agreement between experimental and calculated values. Finally, thermodynamic parameters such as mean Gibbs free energy (∆G) showed that adsorption of Cr(VI) ions onto RHAC was spontaneous and endothermic under examined conditions. In this view, RHAC is a viable adsorbent for the optimum removal of Cr(VI) ions from wastewater. 1 INTRODUCTION Pollution is nothing but waste resources not harvested, due to ignorance or inability to reform and transform wastes. Therefore, the environment will continue to depreciate until pollution is curbed and prevented. The increasing accumulation of rice husks, the hardprotective shell and by-product of the popularly known agricultural crop "rice," is due to the very high consumption rate of this edible white grain. This is currently posing an environmental problem due to its inappropriate disposal from rice milling industries on a daily basis. High dust concentration from the rice husks has adverse effects in the respiratory system. This ranges from allergic reactions to chronic obstructive pulmonary diseases, as well as its explosive or flammable properties, all contributing to numerous occupational diseases and environmental pollution (Korotkova, Ksandopulo, Donenko, Bushumov, & Danilchenko, 2016). Likewise, wastewater from industries, such as leather tanning, wood preservation, electroplating, pulp processing, and textile manufacturing, is all known to contain toxic and carcinogenic heavy metal, creating environmental problems (Babayemi, Onukwuli, Okewale, & Adesina, 2019; Riyanto & Mukti, 2017). Environmental issues due to various metal ions along with the effect of heavy metal toxicity on living organism have been well reported (Abbas et al., 2018). Hexavalent chromium (Cr(VI)), being the most toxic of the three oxidation states of chromium, has many health effects upon exposure, ranging from respiratory tract infection, lung cancer, liver damage to

Adsorption of crystal violet on activated bamboo fiber powder from water: preparation, characterization, kinetics and isotherms

“…ANOVA is performed on the second-order polynomial equation to judge the significance of the model. The model is deemed capable of predicting the process if the probability P value is less than 0.05: 19,20 where y refers to the predicted response value; β 0 is the offset term; β i , β ij , and β ii refer to the linear effect, interaction effect, and squared effect, respectively; 21 and x i and x j are the levels of the independent variables.…”

Nghiên cứu loại bỏ Cr(VI) trong môi trường nước bằng vật liệu tổng hợp từ xiên que tre

“…Than gỗ đã được sử dụng làm nhiên liệu từ xa xưa nhưng gần đây đang được nghiên cứu ứng dụng làm chất hấp phụ cho loại bỏ các thành phần ô nhiễm trong nước thải. Trong đó, tre là một loại cỏ thân gỗ thuộc họ Poaceae đã được nghiên cứu ứng dụng để xử lý các kim loại nặng (cation và anion) trong nước thải (Hang et al, 2020;Oluwasola et al, 2020;Chioma et al, 2023;Zhong et al, 2023). Ở Việt Nam, xiên que tre được sử dụng phổ biến tại hầu hết quán ăn từ bình dân đến nhà hàng, thậm chí một số gia đình còn mua để sử dụng vì tính tiện dụng và rẻ tiền so với xiên que kim loại.…”

“…Trong nước thải, Crom tồn tại dưới hai trạng thái oxy hóa là Cr(III) và Cr(VI). Trong đó, Cr(VI) được xếp vào chất độc nhóm 1, độc tính cao gấp 500 lần Cr(III) đối với phơi nhiễm cấp tính và mãn tính (Evita et al, 2014;Phương và ctv., 2018;Hang et al, 2020;Oluwasola et al, 2020). Nhận thấy tiềm năng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ của xiên que tre trong loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải, tác giả tiến hành tạo vật liệu hấp phụ từ xiên que tre đã qua sử dụng bằng phương pháp nhiệt phân và nghiền bi, và kim loại nặng Cr(VI) được chọn làm yếu tố đánh giá hiệu quả hấp phụ của vật liệu tạo thành.…”

Nghiên cứu xử lý Cr(vi) trong môi trường nước bằng than biến tính sản xuất từ cành thanh long (Hylocereus sp.)

“…Kết quả này cũng tương đồng với kết quả của các công trình nghiên cứu sự hấp phụ Cr(VI) lên các vật liệu khác nhau như than hoạt hóa có nguồn gốc từ xương rồng -Opuntia spp. (Lopez-Gonzalez et al, 2012;Fernandez-Lopez et al, 2014), than hoạt hóa có nguồn gốc từ trấu (Oluwasola et al, 2020 et al, 2012;Fernandez-Lopez et al, 2014).…”