Waste hemp and flax fibers and cotton and cotton/polyester yarns for removal of methylene blue from wastewater: Comparative study of adsorption properties

Abstract

Waste hemp and flax fibers, and cotton and cotton/polyester yarns, available in large quantities from the textile industry, were used as cheap and effective sorbents for the removal of methylene blue from wastewater. Waste fibers and yarns were characterized by scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, iodine sorption, water retention, and point of zero charge, as well as through the determination of crystallinity index and degree of surface crystallinity. The adsorption of methylene blue was optimized by examining the influence of contact time, initial concentration, temperature, and pH value. It was found that the more ordered structure of cotton and cotton/polyester yarns leads to lower adsorption capacities and better agreement with pseudo-second order kinetic and Langmuir isotherm model, while the more heterogeneous structure of flax and hemp fibers shows higher capacities for methylene blue adsorption, better described by the pseudo-first order kinetic and Freundlich isotherm model. Based on the obtained results, waste lignocellulosic fibers and yarns can be used for the discoloration of wastewater, thereby solving the problem of waste generated in the textile industry.

Отпадна влакна конопље и лана и пређе памука и памук/полиестра, добијена као отпад из текстилне индустрије, коришћена су као јефтини и ефикасни сорбенти за уклањање метиленског плавог из отпадних вода. Узорци влакана и пређе су окарактерисани скенирајућом електронском микроскопијом, инфрацрвеном спектроскопијом са Фуријеовом трансформацијом, сорпцијом јода, задржавањем воде, тачком нултог наелектрисања, као и одређивањем индекса кристаличности и степена површинске кристаличности. У циљу оптимизације адсорпције метиленско плавог испитан је утицај времена контакта, почетне концентрације, температуре и pH вредности на ефикасност адсорпције. Показано је да пређа памука и памук/полиестера са већим уделом кристалних области у структури има нижи адсорпциони капацитет и боље се слаже са кинетичким моделом псеудо-другог реда и Лангмировом адсорпционом изотермом. С друге стране, влакна лана и конопље се одликују већим уделом аморфних области и нецелулозних компоненти у структури и показују већи капацитет адсорпције и боље слагање са кинетичким моделом псеудо-првог реда као и са Фројндлиховом адсорпционом изотермом. На основу добијених резултата показано је да се отпадна лигноцелулозна влакна и пређа могу користити за обезбојавање отпадних вода, чиме се решава проблем отпада који настаје у текстилној индустрији и задовољавају све строжији захтеви у области заштите животне средине.