Synthetic Anthraquinone Vat Dye Removal on NaCl-activated Agro Biomass: Process Characterisation and Modelling

Abstract

Water pollution caused by the discharge of coloured effluents from dye-using industry is one of the world's main environmental challenges today. Dyes are mutagenic and carcinogenic, producing significant effects on the neurological system, reproductive system, liver, brain, and kidney; hence, they must be removed from water before disposal. The carbon from activated African pear seeds (CAPS) is used to remove Golden Yellow (GY) from its aqueous solution. To find the best conditions, the adsorption removal of GY on CAPS was modelled using the response surface methodology (RSM) via Central Composite Design (CCD). The RSM and artificial neural network (ANN) approaches were used to simulate the process, and their predictive capabilities were compared. Contact period of 78.13 min, solution temperature of 313.57K, pH of solution: 4.24, and adsorbent dosage of 0.88 g led to 77.77% removal with the desirability of 1. The high values of R2 (0.9879), adjusted R2 (0.9767), and anticipated R2 (0.9307) indicated that the RSM model can represent the elimination of GY dye with CAPS. The high R2 value (0.9943) and statistical functional errors given by the artificial neural network modelled data depicted a more adequate correlation than the RSM. RSM may be used to optimise and characterise the removal of GY from aquatic environments since the experimental (77.93%) at the optimum settings is close to the predicted (77.77%) value. The mathematical models derived from the statistical analysis can be used to improve process conditions.

La pollution de l’eau causée par la décharge d'effluents colorés de l'industrie de l'utilisation des colorants est l'un des principaux défis environnementaux du monde aujourd'hui. Les colorants sont mutagènes et cancérigènes, produisant des effets significatifs sur le système neurologique, le système reproducteur, le foie, le cerveau et les reins; Par conséquent, ils doivent être retirés de l’eau avant l’élimination. Le carbone des graines de poire africain activées (CGPA) est utilisée pour éliminer le jaune doré (JD) de sa solution aqueuse. Pour trouver les meilleures conditions, l'élimination de l'adsorption de JF sur CAPS a été modélisée en utilisant la méthodologie de surface de réponse (MSR) via la conception composite centrale (CCC). Les approches MSR et le réseau neuronal artificiel (RNA) ont été utilisées pour simuler le processus, et leurs capacités prédictives ont été comparées. Période de contact de 78,13 min, température de la solution de 313,57k, pH de solution: 4,24 et posologie adsorbante de 0,88 g a conduit à 77,77% d’élimination avec l’opportunité de 1. Les valeurs élevées de R2 (0,9879), ajustées R2 (0,9767), et R2 prévu (0,9307) a indiqué que le modèle MSR peut représenter l’élimination du colorant JD avec CGPA. La valeur R2 élevée (0,9943) et les erreurs fonctionnelles statistiques données par les données modélisées par le réseau neuronal artificiel représentaient une corrélation plus adéquate que le MSR. MSR peut être utilisé pour optimiser et caractériser l’élimination de JD des environnements aquatiques, car la valeur expérimentale (77,93%) aux paramètres optimaux est proche de la valeur prévue (77,77%). Les modèles mathématiques dérivés de l’analyse statistique peuvent être utilisés pour améliorer les conditions de processus.

يعدتل وثال مياها لناجمعن تصريف النفايات السائلة الملونة من الصناعة التيتستخدم األصباغ أحد التحديات البيئية
الرئيسية في العالم اليوم. األصباغ مطفرة ومسببة للسرطان، ولها تأثير اتكبيرة على الجهاز العصبي، والجهاز التناسلي،
والكبد، والدماغ، والكلى .ومنثم، يجب إزالتها من الماء قبل التخلص منها .يستخدم الكربون من بذور الكمثرى األفريقية
المنشطة (CAPS (إلزالة اللون األصفر الذهبي (GY (من محلولها المائي. للعثور على أفضل الظروف، تمتنمذجة
إزالة امتصاص GY على CAPS باستخدام منهجية سطح االستجابة (RSM (عبر التصميم المركب المركزي
.(CCD(تم استخدام نهج RSM والشبكة العصبية االصطناعية (ANN (لمحاكاة العملية، وتمت مقارنة قدراتهما
التنبؤية. أدت فترة االتصال البالغة 13.78 دقيقة، ودرجة حرارة المحلول 57.313 كل فن، ودرجة الحموضة للمحلول :
24.4 ،وجرعة الممتزات البالغة 88.0 جم إلى إزالة 77.77 ٪ باستحسان .1 تشير القيم العالية لـ (9879.0 (R2 و
R2المعدلة (9767.0 (و R2 المتوقعة (9307.0 (إلى أن نموذج RSM يمكن أن يمثل إزالة صبغة GY باستخدام
.CAPSأظهرت قيمة R2 العالية (9943.0 (واألخطاء الوظيفية اإلحصائية التي قدمتها البيانات النموذجية للشبكة
العصبية االصطناعية ارتباطًا أكثر مالءمة من .RSM يمكن استخدام RSM لتحسين وتوصيف إزالة GY من البيئات
المائية حيث أن التجربة )%93.77 )في اإلعدادات المثلى قريبة من القيمة المتوقعة )%77.77 ،)ويمكن استخدام
النماذج الرياضية المشتقة من التحليل اإلحصائي لتحسين شروط العملية.
الكلمات الرئيسية: امتزاز؛ تحويل الكتلة الحيوية؛ التحسين؛ من هجية سطح االستجابة؛ تنقية مياه الصرف الصحي