Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2026 Том 24, Випуск 2
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Відкритий доступ

Muslim Amin HASSAN1, Ahmed Saeed OTHMAN1, та Ammar Ahmed HAMDOON2

1College of Education for Pure Sciences, Department of Chemistry, Tikrit University, Tikrit, Iraq
2College of Education for Pure Sciences, Department of Chemistry, Mosul University, Mosul, Iraq

Thermodynamic Study of the Adsorption of Amaranth Dye on the Surface of a New Activated Nanocarbon Prepared from Petroleum Sources

607–624 (2026)

Індекси PACS: 61.05.cp, 68.43.Mn, 81.05.uj, 82.60.Hc, 82.60.Qr, 82.70.Kj, 83.80.Iz

Одержано 23 січня 2025 р.

У цьому дослідженні було виготовлено модель активованого нановуглецю з джерел на основі нафти, представлених асфальтом з Кайяри. Асфальт був оброблений аліфатичною смолою, позначеною як C5, у різних пропорціях й у присутності сірки. Оптимальні умови для реакції було визначено за допомогою коефіцієнтів для кількох температур, часу та пропорцій сірки. Дослідження показало, що оптимальними умовами для реакції є з коефіцієнтами за 250°C, 2% сірки та три години часу. Це було визначено шляхом розрахунку пропорцій асфальтенів. Найліпший модель було обрано й оброблено різними процесами дистиляції, як звичайними, так і синхронними, а потім відходи процесу дистиляції було взято й оброблено гідроксидом Калію у пропорції 2,5:1 (сировина:гідроксид Калію) за температури у 550 ± 50°C упродовж трьох годин. Після цього одержаний нановуглецевий матеріял було очищено від домішок та основи за допомогою кількох процесів. Одержаний нановуглецевий матеріял було взято, а його ефективність було визначено шляхом міряння його здатности адсорбувати йод з його водного розчину, тобто так званого йодного числа, яке є оперативним показником площі внутрішньої поверхні. Це дослідження включало процес видалення амарантового барвника з його водного розчину, а також дослідження включало визначення оптимальних умов для процесу адсорбції шляхом вивчення чинників, які впливають на ефективність адсорбції; це показало, що ідеальна вага підготовленого активованого нановуглецю становить 0,3 г за концентрації у 7⋅10−5 М, а рівноважний час реакції становить 70 хв. Практичні дані було застосовано до моделів різних ізотерм, таких як Ленґмюрові, Фройндлішові та Темкінові ізотерми, за різних температур з метою використання їх для розрахунку термодинамічних функцій. Термодинамічні функції показали, що адсорбційна система є фізичного ендотермічного типу, на що вказують позитивні значення ΔH, і що процес адсорбції відбувається автоматично, на що вказують неґативні значення ΔG0, причому адсорбційна система стає більш випадковою; через йонізацію барвників, які є солями йонів Натрію, це було продемонстровано позитивними значеннями ΔS0.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: активований нановуглець, аліфатична смола, асфальт Кайяри, амарантовий піґмент, термодинамічні функції

Цитування:
Muslim Amin Hassan, Ahmed Saeed Othman, and Ammar Ahmed Hamdoon, Thermodynamic Study of the Adsorption of Amaranth Dye on the Surface of a New Activated Nanocarbon Prepared from Petroleum Sources, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 24, No. 2: 607–624 (2026); https://doi.org/10.15407/nnn.24.02.0607
ЛІТЕРАТУРА
  1. F. N. Chaudhry and Mohammad Fawad Malik, J. Ecosyst. Ecography, 7, No. 1: 225 (2017); doi:10.4172/2157-7625.1000225
  2. P. González-García, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82: 1393 (2018); https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.117
  3. T. Gupta and T. Gupta, Carbon: the Black, the Gray and the Transparent, 47: 70 (2018); https://doi.org/10.1007/978-3-319-66405-7_2
  4. W. Liang, Y. Zhang, X. Wang, Y. Wu, X. Zhou, J. Xiao, and Z. Li, Chemical Engineering Science, 162: 192 (2017); https://doi.org/10.1016/j.ces.2017.01.003
  5. H. Javed, D. X. Luong, C. G. Lee, D. Zhang, J. M. Tour, and P. J. Alvarez, Carbon, 140: 441 (2018); https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.08.038
  6. Zhenwei Han, Shunli Kong, Jing Cheng, Hong Sui, Xingang Li, Zisheng Zhang, and Lin He, Industrial & Engineering Chemistry Research, 58, Iss. 32: 14785 (2019); https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.iecr.9b02143
  7. Qianyu Wang, Emmanuel Oluwaseyi Fagbohun, Houkun Zhu, Abid Hussain, Fang Wang, and Yanbin Cui, Separation and Purification Technology, 321: 124205 (2023); https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.124205
  8. Oxana V. Gorbunova, Olga N. Baklanova, Tatiana I. Gulyaeva, Anastasia V. Vasilevich, Alexey B. Arbuzov, Mikhail V. Trenikhin, and Alexander V. Lavrenov, Adsorption, 30: 663 (2024); https://doi.org/10.1007/s10450-024-00467-6
  9. K. Maheshwari, M. Agrawal, and A. B. Gupta, Novel Materials for Dye-Containing Wastewater Treatment, 1: 25 (2021); https://doi.org/10.1007/978-981-16-2892-4_1
  10. N. Puvaneswari, J. Muthukrishnan, and P. Gunasekaran, Toxicity Assessment and Microbial Degradation of Azo Dyes (2006), p. 618–626; http://nopr.niscpr.res.in/handle/123456789/6554
  11. Mahmood M. Saleh, Hamadi Khemakhem, Ismel K. Jassim, and Raed Hashim Al-Saqa, Ochrona przed Korozją, 23, No. 5: 543 (2024); doi:10.15199/40.2024.1.2
  12. Abdullah M. Ali, Raed Alsaqa, and Nashwa Salhuddin Sultan, International Journal of Thermodynamics, 25, Iss. 2: 33 (2022); https://doi.org/10.5541/ijot.1003950
  13. Ilze Oshina and Janis Spigulis, Journal of Biomedical Optics, 26, Iss. 10: 100901 (2021); https://doi.org/10.1117/1.JBO.26.10.100901
  14. Veselinka Grudic, Ivana Boskovic, Dragan Radonjic, Zeljko Jacimovic, and Bojana Knezevic, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 38, Iss. 2: 127 (2019); doi:10.30492/ijcce.2019.30659
  15. Tao Chen, Tianxing Da, and Yan Ma, Journal of Molecular Liquids, 322: 114980 (2021); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114980
  16. Xueyong Zhou and Xin Zhou, Chemical Engineering Communications, 201, Iss. 11: 1459 (2014); https://doi.org/10.1080/00986445.2013.818541
  17. Muhammad N. Al-Fiydh, Hawraa F. Najm, Faiq F. Karam, and Sadiq J. Baqir, Results in Chemistry, 10: 101680 (2024); https://doi.org/10.1016/j.rechem.2024.101680
  18. T. G. Korotkova, A. M. Zakolyukina, and S. A. Bushumov, Russian Journal of Physical Chemistry A, 98, Iss. 8: 1838 (2024); https://doi.org/10.1134/S0036024424700924
  19. Ayhan Abdullah Ceyhan, Ömer Şahin, Orhan Baytar, and Cafer Saka, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 104: 378 (2013); https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.06.009
  20. Zhongbei Li, Ting Ren, Xiangchun Li, Ming Qiao, Xiaohan Yang, Lihai Tan, and Baisheng Nie, International Journal of Mining Science and Technology, 33, Iss. 4: 389 (2023); https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2022.12.006
  21. Jizhen Zhang, Ken Aldren S. Usman, Mia Angela N. Judicpa, Dylan Hegh, Peter A. Lynch, and Joselito M. Razal, Small Methods, 7, Iss. 8: 2201527 (2023); https://doi.org/10.1002/smtd.202201527
  22. Marilyn E. Jacox and Dolphus E. Milligan, The Journal of Chemical Physics, 53, Iss. 7: 2688 (1970); https://doi.org/10.1063/1.1674392
  23. S. Alfadhli, A. A. A. Darwish, S. Soliman, E. F. M. El-Zaidia, I. S. Yahia, Farah Laariedh, Ahmed Alatawi, A. Bahamran, Nada M. Alatawi, and Taymour A. Hamdalla, Journal of Non-Crystalline Solids, 601: 122044 (2023); https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.122044
  24. Orlando F. Cruz Jr., Jarosław Serafin, Fatima-Zahra Azar, Mirian E. Casco, Joaquín Silvestre-Albero, Dachamir Hotza, and Carlos R. Rambo, Fuel, 358, Pt. B: 130329 (2024); https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.130329
  25. Jeffrey C. Nankervis and Robert B. Furlong, Fuel, 59, Iss. 6: 425 (1980); https://doi.org/10.1016/0016-2361(80)90196-9
  26. Eszter Rápó and Szende Tonk, Molecules, 26, No. 17: 5419 (2021); https://doi.org/10.3390/molecules26175419
  27. Małgorzata Wasilewska, Adam Wojciech Marczewski, Anna Deryło-Marczewska, and Dariusz Sternik, Journal of Environmental Chemical Engineering, 9, Iss. 4: 105459 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105459
  28. Imelda Guerrero-Coronilla, Liliana Morales-Barrera, and Eliseo Cristiani-Urbina, Journal of Environmental Management, 152: 99 (2015); https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.01.026
  29. Ana Carolina Ferreira Piazzi Fuhr, Cristiane Ferraz de Azevedo, Naushad Ahmad, Sonaimuthu Mohandoss, Guilherme Luiz Dotto, and Fernando Machado Machado, Journal of Molecular Liquids, 407: 125191 (2024); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.125191
  30. Qingli Chen, Jie Liao, Sihua Zeng, and Li Zhou, Materials, 17, Iss. 10: 2391 (2024); https://doi.org/10.3390/ma17102391
  31. Nur Aimi Jani, Larbi Haddad, Ahmed Saud Abdulhameed, Ali H. Jawad, Zeid A. ALOthman, and Zaher Mundher Yaseen, Biomass Conversion and Biorefinery, 14: 12441 (2024); https://doi.org/10.1007/s13399-022-03319-x
  32. Robert A. Latour, Journal of Biomedical Materials Research Part A, 103, Iss. 3: 949 (2015); https://doi.org/10.1002/jbm.a.35235
  33. Mohini Singh, Mohd. Rayaz, and R. Arti, Environmental Progress & Sustainable Energy, 43, Iss. 1: e14259 (2024); https://doi.org/10.1002/ep.14259