Optimization of defluoridation using Ficus benghalensis leaf biosorbent through Taguchi's method

Abstract

Present research focuses on optimization of process parameters for defluoridation on novel Ficus benghalensis leaf biosorbent using Taguchi design tool. The maximum fluoride removal is obtained at pH 7, initial concentration 5 mg/L, contact time 120 min, adsorbent dose 10 g/L, and temperature 30°C, and its percentage contribution is found using ANOVA in the following order: pH 50.76% > initial concentration of adsorbate 44.76% > contact time 2.54% > adsorbent dose 1.17% > temperature 0.76%. It follows Langmuir isotherm with constants “a” and “b” obtained as 2.183 mg/g and 0.667 L/mg and fitting well with pseudo‐second‐order kinetic model. The thermodynamic study indicated the spontaneous and endothermic nature (ΔH = 15,530.55 J/mol). Advanced Analyses, viz., BET, FESEM‐EDS, and FTIR are done to know the characteristics of Ficus benghalensis leaf biosorbent. Experiment on defluoridation of contaminated groundwater indicated over 90% removal efficacy, and the concentration of treated water satisfies drinking water standards for fluoride. Practitioner points A fundamental research leading towards development of a novel biosorbent from Ficus benghalensis leaves waste for defluoridation. Necessary adsorption equilibrium, kinetic and thermodynamic studies to arrive at optimum operating parameters using Taguchi method and constants useful for designing defluoridation unit and advanced analysis mainly BET, FESM‐EDS and FTIR to have better insight. Validation on real field samples to prove its technical feasibility of defluoridation using the novel biosorbent developed.

Avaliação de sistemas de desfluoretação com materiais de adsorção para tratamento de águas em zonas endêmicas para fluorose: uma revisão integrativa

“…Atingindo mais de 35 países, atualmente a fluorose é caracterizada como um problema mundial de saúde pública. Nesses países, especialmente os em desenvolvimento, a concentração de flúor na água é superior a 1,5mg/L, sendo esta concentração recomendada pela Portaria de Consolidação/Ministério da Saúde nº5/2017 -Anexo XX e pela Organização Mundial da Saúde (Ghosal, et al, 2018;George, et al, 2019).…”

“…Entretanto, a sua ingestão em excesso no organismo humano pode resultar em sérios riscos, como por exemplo, a fluorose. A água potável é o principal contribuinte para a ingestão desse flúor (Chatterjee & Murkherjee, 2018;Ghosal & Gupta, 2018;George & Tembhurkar, 2019).…”

“…Neste cenário, muitos países optam pela prevenção dos problemas ocasionados a partir da ingestão de altas concentrações de flúor. (Liu, 2019;George, et al, 2019;Ghosal, et al, 2018).…”