Оптимізація процесу електростатичної адсорбції хол для виробництва морської солі з морської води

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.279099

Ключові слова:

електростатичний вугільний адсорбент, домішки морської солі, сульфатна адсорбція, сік лайма, кислотна промивка

Анотація

Високий вміст сульфату в морській воді утворює сульфатні солі, які стають домішками в морській солі. У цьому дослідженні досліджується вплив соку лайма на адсорбцію сульфатних іонів у морській воді за допомогою комерційного активованого вугілля. Було використано повний факторний експериментальний план для оптимізації факторів рівня типу активованого вугілля, дозування адсорбенту та концентрації соку лайма у відповідь на процентне зниження концентрації сульфату. Активоване вугілля (GCB) і промите кислотою активоване вугілля (GCA) були двома типами гранульованого активованого вугілля зі шкаралупи кокосового горіха, які використовувалися для експерименту без подальших модифікацій. Основний ефект і ефекти взаємодії аналізували за допомогою дисперсійного аналізу (ANOVA) і р-значень для визначення впливу змінних, що впливають на адсорбцію сульфат-іонів. На адсорбцію сульфат-іонів у морській воді впливала взаємодія між типом активованого вугілля та дозуванням, а також концентрацією соку лайма. Фактор соку лайма значно підвищив продуктивність активованого вугілля щодо адсорбції іонів сульфату в морській воді, і внесок фактора становив 58,2 %. Оптимальне відновлення сульфат-іонів з морської води було досягнуто при рівнях факторів активованого вугілля GCB, дозуванні 50 мг і концентрації соку лайма 50 мкл. Взаємодія між соком лайма та пори активованого вугілля є електростатичною. Домішки притягуються виявленою полярністю пор активованого вугілля. Висока електронегативність кислоти соку лайма притягує негативно заряджені іони домішок. Більш економічне активоване вугілля, GCB, яке показало кращі результати в адсорбції сульфатних іонів, є альтернативою для зменшення домішок морської солі. Отже, GCB можна безпосередньо змішувати з морською водою для отримання високоякісної морської солі. Таким чином, це дослідження підходить для покращення якості морської солі, обробленої активованим вугіллям

Спонсор дослідження

  • We would like to thank the support of the FESEM facility (FEI Quanta FEG 650) at Central Laboratory of Life Science-Brawijaya University (LSIH-UB)

Біографії авторів

Yurida Ekawati, Universitas Ma Chung; Brawijaya University

Master of Engineering, Senior Lecturer, Doctoral Candidate

Department of Industrial Engineering

Department of Mechanical Engineering

Oyong Novareza, Brawijaya University

Doctor of Engineering, Associate Professor

Department of Industrial Engineering

Putu Hadi Setyarini, Brawijaya University

Doctor of Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Willy Satrio Nugroho, Brawijaya University

Doctor of Engineering

Department of Industrial Engineering

I Nyoman Gede Wardana Wardana, Brawijaya University

Doctor of Engineering, Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Dasgupta, P. K., Liu, Y., Dyke, J. V. (2008). Iodine Nutrition: Iodine Content of Iodized Salt in the United States. Environmental Science & Technology, 42 (4), 1315–1323. doi: https://doi.org/10.1021/es0719071
  2. Knowles, J. M., Garrett, G. S., Gorstein, J., Kupka, R., Situma, R., Yadav, K. et al. (2017). Household Coverage with Adequately Iodized Salt Varies Greatly between Countries and by Residence Type and Socioeconomic Status within Countries: Results from 10 National Coverage Surveys. The Journal of Nutrition, 147 (5), 1004S-1014S. doi: https://doi.org/10.3945/jn.116.242586
  3. Sedivy, V. M. (2013). Environmental balance of salt production speaks in favour of solar saltworks. Global NEST Journal, 11 (1), 41–48. doi: https://doi.org/10.30955/gnj.000567
  4. Byrne, R. H., Mackenzie, F. T., Duxbury, A. C. (2023). Seawater. Encyclopedia Britannica. Available at: https://www.britannica.com/science/seawater
  5. Keene, W. C., Pszenny, A. A. P., Galloway, J. N., Hawley, M. E. (1986). Sea-salt corrections and interpretation of constituent ratios in marine precipitation. Journal of Geophysical Research, 91 (D6), 6647. doi: https://doi.org/10.1029/jd091id06p06647
  6. Runtti, H., Tuomikoski, S., Kangas, T., Kuokkanen, T., Rämö, J., Lassi, U. (2016). Sulphate Removal from Water by Carbon Residue from Biomass Gasification: Effect of Chemical Modification Methods on Sulphate Removal Efficiency. BioResources, 11 (2). doi: https://doi.org/10.15376/biores.11.2.3136-3152
  7. Hong, S., Cannon, F. S., Hou, P., Byrne, T., Nieto-Delgado, C. (2017). Adsorptive removal of sulfate from acid mine drainage by polypyrrole modified activated carbons: Effects of polypyrrole deposition protocols and activated carbon source. Chemosphere, 184, 429–437. doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.06.019
  8. Zhu, M., Yin, X., Chen, W., Yi, Z., Tian, H. (2018). Removal of sulphate from mine waters by electrocoagulation/rice straw activated carbon adsorption coupling in a batch system: optimization of process via response surface methodology. Journal of Water Reuse and Desalination, 9 (2), 163–172. doi: https://doi.org/10.2166/wrd.2018.054
  9. Rahmati, M., Yeganeh, G., Esmaeili, H. (2019). Sulfate Ion Removal From Water Using Activated Carbon Powder Prepared by Ziziphus Spina-Christi Lotus Leaf. Acta Chimica Slovenica, 66 (4), 888–898. doi: https://doi.org/10.17344/acsi.2019.5093
  10. Wadmare, V. B., Gadhe, K. S., Joshi, M. M. (2019). Studies on physical and chemical composition of Broccoli (Brassica oleracea L.). Int. J. Chem. Stud., 7 (2), 825–828. Available at: https://www.chemijournal.com/archives/2019/vol7issue2/PartO/7-1-654-563.pdf
  11. Rangel, C. N., Carvalho, L. M. J. de, Fonseca, R. B. F., Soares, A. G., Jesus, E. O. de. (2011). Nutritional value of organic acid lime juice (Citrus latifolia T.), cv. Tahiti. Food Science and Technology (Campinas), 31 (4), 918–922. doi: https://doi.org/10.1590/s0101-20612011000400014
  12. A review of “Applied Statistics and Probability for Engineers” Douglas C. Montgomery, George C. Runger, 1994 New York, Chichester, John Wiley and Sons ISBN 0 471 01021 9. (1994). European Journal of Engineering Education, 19 (3), 383–383. doi: https://doi.org/10.1080/03043799408928333
  13. Özbay, N., Yargıç, A. Ş., Yarbay-Şahin, R. Z., Önal, E. (2013). Full Factorial Experimental Design Analysis of Reactive Dye Removal by Carbon Adsorption. Journal of Chemistry, 2013, 1–13. doi: https://doi.org/10.1155/2013/234904
  14. Koehlert, K. (2017). Activated carbon: Fundamentals and new applications. Chem. Eng. (United States), 124 (7), 32–40.
  15. Liu, S. X., Chen, X., Chen, X. Y., Liu, Z. F., Wang, H. L. (2007). Activated carbon with excellent chromium(VI) adsorption performance prepared by acid–base surface modification. Journal of Hazardous Materials, 141 (1), 315–319. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.07.006
  16. Ilomuanya, M., Nashiru, B., Ifudu, N., Igwilo, C. (2017). Effect of pore size and morphology of activated charcoal prepared from midribs of Elaeis guineensis on adsorption of poisons using metronidazole and Escherichia coli O157:H7 as a case study. Journal of Microscopy and Ultrastructure, 5 (1), 32. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmau.2016.05.001
  17. Boehm, H. P. (2002). Surface oxides on carbon and their analysis: a critical assessment. Carbon, 40 (2), 145–149. doi: https://doi.org/10.1016/s0008-6223(01)00165-8
  18. Shafeeyan, M. S., Daud, W. M. A. W., Houshmand, A., Shamiri, A. (2010). A review on surface modification of activated carbon for carbon dioxide adsorption. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 89 (2), 143–151. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2010.07.006
  19. Montes-Morán, M. A., Suárez, D., Menéndez, J. A., Fuente, E. (2004). On the nature of basic sites on carbon surfaces: an overview. Carbon, 42 (7), 1219–1225. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2004.01.023
  20. Johnson, J. S., Westmoreland, C. G., Sweeton, F. H., Kraus, K. A., Hagaman, E. W., Eatherly, W. P., Child, H. R. (1986). Modification of cation-exchange properties of activated carbon by treatment with nitric acid. Journal of Chromatography A, 354, 231–248. doi: https://doi.org/10.1016/s0021-9673(01)87025-4
  21. Leon y Leon, C. A., Solar, J. M., Calemma, V., Radovic, L. R. (1992). Evidence for the protonation of basal plane sites on carbon. Carbon, 30 (5), 797–811. doi: https://doi.org/10.1016/0008-6223(92)90164-r
  22. Arrigo, R., Hävecker, M., Wrabetz, S., Blume, R., Lerch, M., McGregor, J. et al. (2010). Tuning the Acid/Base Properties of Nanocarbons by Functionalization via Amination. Journal of the American Chemical Society, 132 (28), 9616–9630. doi: https://doi.org/10.1021/ja910169v
  23. Fujimura, Y., Iino, M. (2008). The surface tension of water under high magnetic fields. Journal of Applied Physics, 103 (12), 124903. doi: https://doi.org/10.1063/1.2940128
  24. Patel, C. R. P., Tripathi, P., Vishwakarma, A. K., Talat, M., Soni, P. K., Yadav, T. P., Srivastava, O. N. (2018). Enhanced hydrogen generation by water electrolysis employing carbon nano-structure composites. International Journal of Hydrogen Energy, 43 (6), 3180–3189. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.12.142
  25. Alfarra, A., Frackowiak, E., Béguin, F. (2004). The HSAB concept as a means to interpret the adsorption of metal ions onto activated carbons. Applied Surface Science, 228 (1-4), 84–92. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2003.12.033
  26. Yakout, S. M., Salem, N. A., Mostafa, A. A., Abdeltawab, A. A. (2018). Relation between biochar physicochemical characteristics on the adsorption of fluoride, nitrite, and nitrate anions from aqueous solution. Particulate Science and Technology, 37 (1), 118–122. doi: https://doi.org/10.1080/02726351.2017.1352633
  27. Purnami, Hamidi, N., Sasongko, M. N., Widhiyanuriyawan, D., Wardana, I. N. G. (2020). Strengthening external magnetic fields with activated carbon graphene for increasing hydrogen production in water electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy, 45 (38), 19370–19380. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.05.148
  28. Nieto-Delgado, C., Rangel-Mendez, J. R. (2011). Production of activated carbon from organic by-products from the alcoholic beverage industry: Surface area and hardness optimization by using the response surface methodology. Industrial Crops and Products, 34 (3), 1528–1537. doi: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.05.014
  29. Piai, L., Dykstra, J. E., Adishakti, M. G., Blokland, M., Langenhoff, A. A. M., van der Wal, A. (2019). Diffusion of hydrophilic organic micropollutants in granular activated carbon with different pore sizes. Water Research, 162, 518–527. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.06.012
  30. Satrio, N. W., Winarto, Sugiono, Wardana, I. N. G. (2020). The role of turmeric and bicnat on hydrogen production in porous tofu waste suspension electrolysis. Biomass Conversion and Biorefinery, 12 (7), 2417–2429. doi: https://doi.org/10.1007/s13399-020-00803-0
  31. Li, L., Quinlivan, P. A., Knappe, D. R. U. (2002). Effects of activated carbon surface chemistry and pore structure on the adsorption of organic contaminants from aqueous solution. Carbon, 40 (12), 2085–2100. doi: https://doi.org/10.1016/s0008-6223(02)00069-6
  32. Dougherty, D. A. (2012). The Cation−π Interaction. Accounts of Chemical Research, 46 (4), 885–893. doi: https://doi.org/10.1021/ar300265y
Оптимізація процесу електростатичної адсорбції хол для виробництва морської солі з морської води

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Ekawati, Y., Novareza, O., Setyarini, P. H., Nugroho, W. S., & Wardana, I. N. G. W. (2023). Оптимізація процесу електростатичної адсорбції хол для виробництва морської солі з морської води . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (123), 22–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.279099

Номер

Том 3 № 6 (123) (2023): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Yurida Ekawati, Oyong Novareza, Putu Hadi Setyarini, Willy Satrio Nugroho, I Nyoman Gede Wardana

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.