Dyes have been extensively used for thousands of years for textile,
paint, pigment and many other applications [1]. Today, dyes
play a critical role in textile, paint and pigment manufacturing
industries, and at least 100,000 different dye types are commercially
available currently [2]. To meet industrial demand, it is estimated
that 1.6 million tons of dyes are produced annually, and 10–
15% of this volume is discarded as wastewater [3]. As a result, dyes
are major water pollutants. Excessive exposure to dye causes skin
irritation, respiratory problems, and, for some dyes, increase cancer
risk in humans [4]. In addition, the presence of dyes in wastewater
also contributes to high chemical oxidation demand and causes
foul odor [5]. Thus, it is of utmost importance to remove dyes from
wastewater effectively to ensure safe discharge of treated liquid
effluent into watercourses.
Typically, dye wastewater is treated using coagulation–floccula
tion [6], aerobic or anaerobic treatment [7], electrochemical treatment
[8], membrane filtration [9] and adsorption methods [10].
Adsorption is the most popular of these methods, due to the effectiveness
and the simplicity of the process. Dye manufacturing factories
commonly use commercial activated carbon for dye removal,
due to its high porosity and large surface area (500–2000 m2
/g)
[11]. However, commercial activated carbon is relatively expensive
because of high production cost [12]. Additionally, regeneration of
activated carbon requires high-pressure stream, which contributes
to the operation cost of this treatment system [13]. This high cost
has motivated the search for alternative adsorbents that are both
economical and efficient for dye removal.
Low-cost adsorbents derived from solid and agricultural wastes
have received widespread attention from researchers in the last
decade [14]. Most of these wastes have been shown to effectively
remove dyes as well as heavy metals. For example, an adsorbent
derived from palm oil waste removes copper [15] and zinc [16],
as well as reactive dyes [17]. These potentially low-cost adsorbents
have been intensively reviewed by Gupta [2]. However, most of the
low-cost adsorbents are microparticles [18,19], and the small contact
surface area requires considerable time to achieve maximum
removal of pollutants. As most industries require a fast removal
rate to sustain increasing pollutant capacities, developing these
adsorbents for industrial applications is not feasible. Therefore,
the need to develop sustainable adsorbents that are economical
and offer both high removal rates and high adsorption capacities
is urgent.
Nanomaterials, also referred to as nanoparticles, are particles
that fall within the size range of 1–100 nm. Generally, well known
nanomaterials are valued for their strength, highly active sites, low
mass [20]. In addition to wastewater treatment, current research
focuses on the development of nanomaterials for optical data storage
[21], sensors [22] and durable and light construction materials.
Although both nanomaterials and activated carbon have considerably
high surface areas, some nanomaterials have two main advantages
over activated carbon as adsorbents: they can be easily
synthesized at a lower cost and smaller amounts are required for
effective removal of pollutants [23]. Thus, it is expected that nanomaterials
will become more economical than activated carbon for
adsorption applications.
The adsorption capacities of different nanomaterials for various
heavy metals have been reviewed intensively by Hua et al. [24]. As
reviewed by these researchers, the heavy metals Cu(II), Ni(II) and
Cr(VI) are easily adsorbed by ZnO, c O2O3 and CeO, which exhibited
adsorption capacities of 1600 mg/g, 171.1 mg/g and 121.15 mg/g,
respectively [24]. These high adsorption capacities raise the expectation
that these materials can be used effectively in wastewater
treatment. In related research, the removal of different dyes using
various nanomaterials has also shown promising results, recently
which are discussed in this manuscript.
The aim of this present work is to discuss the application of different
nano-materials for the adsorption of dyes. Although the different
parameters related to adsorption, isotherm and kinetics are typically reported, this review paper emphasizes the adsorption
mechanism of each individual nanomaterial instead to facilitate
fundamental understanding of how nanomaterials function as
adsorbents for dye removal. Recent developments and improvements
of each nanomaterial to further increase their adsorption
efficiency are also discussed. Ultimately, our hope is that this
review will provide ideas and inspiration to spark rapid development
of nanomaterials for the adsorption dyes, eventually leading
to the commercialization of nanomaterial-based adsorbents as
alternatives to activated carbon.
In the following, nanomaterial adsorbents are cate
สีได้รับอย่างกว้างขวางใช้เป็นพัน ๆปี สำหรับสิ่งทอวาด , สีและหลายโปรแกรมอื่น ๆ [ 1 ] วันนี้ สีย้อมมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมสิ่งทอ การผลิตเม็ดสีและอุตสาหกรรม และอย่างน้อย 100000 ชนิดสีย้อมที่แตกต่างกันในเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน [ 1 ] เพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรม มันเป็นประมาณที่ 1.6 ล้านตัน สี ผลิตปีและ 10 –15 % ของปริมาณนี้ถูกทิ้งเป็นระบบ [ 3 ] เป็นผล , สีย้อมมลพิษในน้ำเป็นหลัก การย้อมผิวให้มากเกินไปการระคายเคือง , ปัญหาทางเดินหายใจ และ บาง สี มะเร็งเพิ่มขึ้นความเสี่ยงในมนุษย์ [ 4 ] นอกจากนี้ การปรากฏตัวของสีย้อมในน้ำเสียที่มีความต้องการสูง และทำให้เกิดการออกซิเดชันทางเคมีกลิ่นเหม็น [ 5 ] ดังนั้นมันสำคัญมากที่จะกำจัดสีจากน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยในการระบายของเหลวน้ำในลำน้ำ .โดยทั่วไป ถือว่า การตกตะกอนน้ำเสียและ flocculation [ 6 ] , แอโรบิกหรือถังบำบัด [ 7 ] , การรักษาทางเคมี[ 8 ] , เมมเบรนกรอง [ 9 ] และการดูดซับวิธีการ [ 10 ]การดูดซับเป็นนิยมมากที่สุดของวิธีการเหล่านี้ เนื่องจากประสิทธิภาพและความเรียบง่ายของกระบวนการ โรงงานผลิตสีโดยทั่วไปใช้ในเชิงพาณิชย์ถ่านกัมมันต์เพื่อการกำจัดสีย้อมเนื่องจาก มีความพรุนสูงและมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ( 500 - 2000 ตารางเมตร/ g )[ 11 ] อย่างไรก็ตามการค้าคาร์บอนค่อนข้างแพงเนื่องจากต้นทุนการผลิตสูง [ 12 ] นอกจากนี้ การฟื้นฟูของถ่านคาร์บอนต้องใช้กระแสแรงดันสูง ซึ่งมีส่วนช่วยกับค่าใช้จ่ายของระบบการรักษา [ 13 ] ค่าใช้จ่ายสูงนี้ได้มีการค้นหาสารตัวอื่นที่เป็นทั้งประหยัดและมีประสิทธิภาพในการกำจัดสีย้อมค่าใช้จ่ายต่ำดูดซับได้มาจากของแข็งและวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากนักวิจัยในล่าสุดทศวรรษ [ 14 ] ที่สุดของเสียเหล่านี้มีการแสดงที่จะมีประสิทธิภาพลบสี รวมทั้งโลหะหนัก ตัวอย่างเช่น ตัวดูดซับได้มาจากปาล์มน้ำมันเอาทองแดงและสังกะสี [ 15 ] [ 16 ]เป็นสีย้อมรีแอกทีฟ [ 17 ] สารเหล่านี้อาจต้นทุนต่ำได้รับและตรวจสอบโดย Gupta [ 2 ] อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่ของสารดูดซับราคาถูกเป็นไมโคร [ 18,19 ] และติดต่อเล็กพื้นที่ผิว ต้องใช้เวลามากเพื่อให้บรรลุผลสูงสุดการกำจัดมลพิษ เป็นอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ต้องกำจัดอย่างรวดเร็วคะแนนหนุนเพิ่มความจุของการพัฒนาเหล่านี้ดูดซับสำหรับงานอุตสาหกรรมจะไม่คุ้มค่าในการลงทุน ดังนั้นต้องพัฒนาตัวดูดซับที่ยั่งยืนที่ประหยัดและมีอัตราการดูดซับน้ำเสียทั้งสูงและความจุสูงด่วนค่ะnanomaterials ก็เรียกว่าอนุภาคนาโน ,ที่อยู่ในช่วงขนาดของ 1 – 100 นาโนเมตร โดยทั่วไปที่รู้จักกันดีnanomaterials มีคุณค่าสำหรับความแข็งแกร่งของพวกเขา ขอใช้งานเว็บไซต์ , ต่ำมวล [ 20 ] นอกจากนี้ เพื่อบำบัดน้ำเสีย งานวิจัยปัจจุบันเน้นการพัฒนา nanomaterials สำหรับจัดเก็บข้อมูลออปติคอล[ 21 ] , [ 22 ] เซ็นเซอร์และทนทานและวัสดุก่อสร้างแสงถึงแม้ว่าทั้งสอง nanomaterials และถ่านกัมมันต์มีมากพื้นที่ผิวสูง บาง nanomaterials มีสองข้อได้เปรียบหลักมากกว่าถ่านกัมมันต์เป็นตัวดูดซับ : พวกเขาสามารถได้อย่างง่ายดายสังเคราะห์ด้วยต้นทุนที่ต่ำและขนาดเล็กปริมาณที่จําเป็นสําหรับประสิทธิภาพของการกำจัดสารมลพิษ [ 23 ] ดังนั้น จึงคาดว่า nanomaterialsจะกลายเป็นประหยัดมากขึ้นกว่าคาร์บอนสำหรับการประยุกต์ใช้การดูดซับการดูดซับของ nanomaterials ต่าง ต่าง ๆโลหะหนักที่ได้รับการตรวจทานอย่างละเอียด โดยหัว et al . [ 24 ] เป็นตรวจสอบโดยนักวิจัยเหล่านี้ ทองแดง โลหะหนัก ( II ) , Ni ( II ) และโครเมียม ( VI ) สามารถดูดซับโดย ZnO , C o2o3 และซีอีโอ ซึ่งมีประสิทธิภาพการดูดซับของ 1600 มิลลิกรัม / กรัม 171.1 mg / g และ 121.15 มิลลิกรัม / กรัมตามลำดับ [ 24 ] ความสามารถในการดูดซับสูงเหล่านี้เพิ่มความคาดหวังวัสดุเหล่านี้สามารถใช้อย่างมีประสิทธิภาพในน้ำเสียการรักษา ในงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง , การกำจัดสีย้อมที่แตกต่างกันโดยใช้nanomaterials ต่าง ๆยังได้แสดงผลลัพธ์ที่มีแนวโน้ม เมื่อเร็วๆนี้ซึ่งจะกล่าวถึงในบทความนี้จุดมุ่งหมายของงานวิจัยนี้คือ เพื่อหารือเกี่ยวกับการใช้ที่แตกต่างกันวัสดุนาโนสำหรับการดูดซับสีย้อม แม้ว่าที่แตกต่างกันพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการดูดซับไอโซเทอมและจลนศาสตร์โดยรายงานนี้เน้นการตรวจสอบกระดาษกลไกของแต่ละบุคคลแทนวัสดุนาโนเพื่ออำนวยความสะดวกความเข้าใจพื้นฐานของวิธีการ nanomaterials เป็นฟังก์ชันดูดซับสำหรับการกำจัดสีย้อม การพัฒนาล่าสุดและการปรับปรุงของแต่ละวัสดุนาโนเพื่อเพิ่มการดูดซับของประสิทธิภาพยังกล่าวถึง ในที่สุดความหวังของเราคือว่ารีวิวจะให้ความคิดและแรงบันดาลใจเพื่อจุดประกายการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ nanomaterials สำหรับการดูดซับสีย้อม ในที่สุดชั้นนําเพื่อการค้าของวัสดุนาโนที่ใช้ดูดซับ เช่นทางเลือกในการเปิดใช้งานคาร์บอนในต่อไปนี้วัสดุนาโนวัสดุดูดซับเป็นเคท
การแปล กรุณารอสักครู่..