Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent

48 downloads 0 Views 535KB Size Report
Treated orange peel used to adsorb methylene blue at varying dye concentration, ... The adsorption capacity of orange peels decreased in the order of.
INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES   Volume 1, No 7, 2011  © Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing Association  Research article 

ISSN   0976 – 4402 

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent  Velmurugan .P 1 , Rathina kumar.V 2 , Dhinakaran.G 3  1­ JRF, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil Nadu,  India  2­ Assistant Professor, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil Nadu, India  3­ Professor, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil nadu­613 401, India  [email protected]  ABSTRACT  The  use  of  cheap  and  eco­friendly  adsorbents  studied  as  an  alternative  substitution  of  activated carbon for removal of dyes from wastewater. Adsorbents prepared from orange peel,  which is a domestic waste, successfully used to remove the methylene blue from an aqueous  solution  in  a  batch  wise  column.  This  study  investigates  the  potential  use  of  orange  peel,  pretreated  with  nominal  treatment  method,  for  removal  of  methylene  blue  from  simulated  wastewater. Treated orange peel used to adsorb methylene blue at varying dye concentration,  adsorbent dosage, pH and contact time. Similar experiments conducted with some other low­  cost  adsorbent  such  as  banana  peel,  neem  leaves  and  commercially  available  powdered  activated  carbon  (PAC).  The  adsorption  capacity  of  orange  peels  decreased  in  the  order  of  methyl  orange  (MO)  >  methylene  blue  (MB)  >  Rhodamine  B  (RB)  >  Congo  red  (CR)  >  methyl  violet  (MV)  >  amido  black  10B  (AB).  Removal  efficiency  of  all  the  adsorbents  is  quite  effective,  but  orange  peel  found  to  be  very  effective  compared  to  other  low  cost  adsorbent within the short period. The sorption data were then correlated with the freundlich  and  the  langmuir  adsorption  isotherm  models.  In  both  isotherms  exhibited  a  maximum  K  value  in  which  indicates  that  the  orange  peel  has  greater  affinity  for  methylene  blue.  The  maximum color removal efficiencies of orange peel at dosage of 1.0g for time duration of 45  min found to be 99% of the dye from an aqueous solution of 12.32 ppm. From the study it is  understood that pH, contact time and adsorbent dosage plays a vital role in removal of dye.  Keywords: Adsorbent, Methylene blue, pH, Orange peel, Neem leaves, Banana peel,  1 Introduction  Dyes are chemicals, which on binding with a material will give color to them. Dyes are ionic,  aromatic  organic  compounds  with  structures  including  aryl  rings,  which  have  delocalized  electron  systems.  The  color  of  dye  provided  by  the  presence  of  a  chromophore  group.  A  chromophore  is  a  radical  configuration  consisting  of  conjugated  double  bonds  containing  delocalized  electrons.  The  Chromogen,  which  is  the  aromatic  structure  normally  containing  benzene,  naphthalene  or  anthracene  rings,  is  part  of  a  chromogen­chromophore  structure  along with an auxochrome. The presence of ionising groups known as auxochromes results in  a  much  stronger  alteration  of  the  maximum  absorption  of  the  compound  and  provides  a  bonding affinity. Colored dye wastewater arises as a direct result of the production of the dye  and  because  of  its  use  in  the  textile  and  other  industries.  There  are  more  than  100,000  commercially  available  dyes  with  over  7  x  10 5  of  dyes produced  annually  worldwide  [1­2].  Dyes are widely used in industries such as textile, rubber, paper, plastic, cosmetic etc. Among  these  various  industries,  textile  ranks  first  in  usage  of  dyes  for  coloration  of  fiber.  The  convectional biological treatment process is not very effective in treating a dyes wastewater,  due  to  low  biodegradation  of  dyes.  It  is  usually  treated  by  either  physical  or  chemical

Received on March 2011 Published on April 2011 

1492 

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

processes. However, these processes were  very expensive and could not be effectively used  to treat the wide range of dyes waste [Grag et al, 2003].  The  adsorption  process  is  one  of  the  effective  methods  for  removal  dyes  from  the  waste  effluent. The process of adsorption has an edge over the other methods due to its sludge free  clean  operation  and  completely  removed  dyes,  even  from  the  diluted  solution.  Activated  carbon  (powdered  or  granular)  is  the  most  widely  used  adsorbents  because  it  has  excellent  adsorption  efficiency  for  the  organic  compound.  Nevertheless,  commercially  available  activated carbon is very expensive. Furthermore, regeneration using solution produced small  additional  effluent  while  regeneration  by  refractory  technique  results  in  a  10­15%  loss  of  adsorbents and its uptake capacity [Shaobin Wang et al, 2005]. The sorption data have been  correlated  with  adsorption  isotherm  to  determine  the  efficiency  of  adsorption  process.  Numerous  researchers  worked  earlier  on  variety  of  adsorpents  as  mentioned  below.  Wool  Fiber  and  Cotton  Fiber  [Rasheed  Khan  et  al,  2005],  Banana  pith  [Namasivayam  et  al,  1993a,1993b],  Biogas  residual  slurry  [Namasivayam  et  al,  1992a],  Carbonized  coir  pith  [Namasivayam et al, 2001a], Coir pith [Namasivayam et al, 2001b,2002], Chitosan [Juang et  al,  1996],  Hardwood  [Asfour  et  al,  1985],  Mahogany  sawdust,  rice  husk  [Namasivayam  et  al,1992b],  Parthenium  hysterophorus  [Rajeshwarisivaraj  et  al,  2002],  Neem  (Azadirachta  Indica) husk [Alau  et al, 2010], Rice husk [Singh et al, 2001], Rice husk [Guo et al, 2003],  Silk cotton hull, coconut tree sawdust [Kadirvelu et al, 2003], Gypsum [Muhammad Rauf et  al, 2009], Tuberose Sticks [Ahsan habib et al, 2006], Tamarind Fruit Shell[Papita Saha 2010].  2 Experimental Investigations  2.1 Preparation of the Adsorbent  Adsorbents like Orange Peel, Neem leaves and Banana peel collected from the local areas of  Thanjavur District. The peels and leaves collected and dried at low temperature (