Materials for methylene blue adsorption

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i9.18114

Keywords:

Adsorption; Material Adsorbent; Methylene blue; Adsorbate.

Abstract

Adsorption is a surface phenomenon, in which the adsorbate is adhered to an adsorbent material and have been study for the removal of textile dyes, which have high toxicity to the aquatic environment. One of the dyes that stands out is methylene blue, which is organic, basic, aromatic, heterocyclic and molecular formula (C16H18ClN3S). In this study, we aim was to carry out a bibliography review in national and international scientific journals with articles published in the period from 2005 to 2019, of the adsorbent materials for the adsorption of the methylene blue dye. The materials reported are: mango seed powder, wheat husks, activated carbon obtained from rattan sawdust, activated carbon prepared from coconut shell, garlic shell, NaOH modified pummell shell, activated carbon (coconut shell and modified with NaOH), activated carbon (pea peel), HCl modified watermelon peel, potato peel, ZnCl2 activated cashew nut peel, mesoporous carbon obtained from fish scales, pineapple peel and bamboo. Our review indicate that the adsorbent materials found in the literature for methylene blue adsorption have high adsorption capacities. The adsorption capacities are high and depend on several parameters, which influence the adsorption (pH of the medium, mass and particle size of the adsorbent material, concentration of adsorbate (methylene blue), temperature and time of contact of the adsorbate with the adsorbent.

Author Biographies

Ronald Vieira Garcia, Universidade Federal do Pará

Licenciado em Ciências Naturais (UFPA, Campus Marajó-Breves).

Técnico em Informática (IFPA/Campus Breves).

Magno de Lima Silva, Universidade Federal do Cariri

Graduando em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal do Cariri (UFCA). Técnico em Cozinha pelo Instituto Centro de Ensino Tecnológico - CENTEC (2018). Atualmente cursa Técnico em Mecânica pelo Instituto Centro de Ensino Tecnológico - CENTEC e é Bolsista PROCULT/UFCA trabalhando com um projeto de estruturação de uma Horta Orgânica no campus. Foi Bolsista de Iniciação Acadêmica da Universidade Federal do Cariri (2018) desenvolvendo projeto com foco na promoção de ações de educação científica através do uso de experimentos químicos.

Victor Emanuel de Morais Oliveira, Universidade Federal do Cariri

Graduando em Engenharia de Materiais (UFCA).

Pesquisador na Área de Adsorção e Meio Ambiente.

Experiências em caracterização de materiais para aplicações ambientais.

Vitória Catarina Cardoso Martins, Universidade Federal do Pará

É Graduada em Ciências Naturais - Química pela Universidade do Estado do Pará (2018). Foi Estagiária (2015/2016) e Bolsista Projeto EMBRAPA (2016/2017) no Laboratório de Genética Vegetal/Recursos genéticos e Biotecnologia da Embrapa Amazônia Oriental, onde atuou na área de melhoramento genético de espécies frutíferas e palmeiras e nos Bancos Ativos de Germoplasma. Foi monitora/bolsista na Universidade do Estado do Pará pelo Departamento de Ciências Naturais (DCNA) na disciplina de Química e Ensino de Química (2018). É Mestra em Ciências Ambientais e Desenvolvimento Sustentável pelo programa de Mestrado Profissional em Uso Sustentável de Recursos Naturais em Regiões Tropicais do Instituto Tecnológico Vale, vinculada ao grupo de pesquisa Genômica Ambiental (2021), tendo sido orientada pelo Dr. Santelmo Vasconcelos. Atuando principalmente em pesquisas relacionadas a Genômica, Biologia Molecular Vegetal, Ecologia Molecular, Biodiversidade e Biotecnologia, Código de barras de DNA, DNA metabarcoding e Sequenciamento NGS. Atualmente, é Bolsista de Desenvolvimento Industrial e Tecnológico (DTI-B) da linha de pesquisa de Genômica Ambiental, lotada no ITV-DS em Belém-PA, na área de genômica para estudo e monitoramento da biodiversidade e serviços ecossistêmicos, sob supervisão do Dr. Santelmo Vasconcelos.

Josiney Farias de Araújo, Universidade Federal do Pará

Mestrado no programa de pós-graduação em Ecologia pela Universidade Federal do Pará nas linhas de pesquisas Ecologia Funcional, Filogenética e Modelagem de Nicho. Especialista em Metodologia do Ensino de Biologia e Química através das Faculdades Integrada de Goiás, graduado em Ciências Naturais pela Universidade Federal do Pará e graduando em Química pela mesma instituição de ensino. Já foi professor convidado na UFPa na disciplina de Zoologia, possuindo experiência no ensino de Ciências com 9 artigos publicados, 2 artigos submetidos, 6 capítulos de livros publicados, membro do Conselho Editorial da Editora Amplla, Pascal e revisor de periódicos. Ainda orientou 4 discentes de graduação e possui participação em 13 bancas de trabalho de conclusão de cursos. Contato:josineyaraujo@yahoo.com.br/josineyaraujo16@gmail.com

Erival Gonçalves Prata, Universidade Federal do Pará

Possui Graduação em Ciências Naturais pela Universidade Federal do Pará (2014), Especialização em Metodologia do Ensino de Biologia e Química pela Faculdade Integrada de Goiás FIG - Polo Breves (2017), Mestrado em Zoologia pelo Programa de Pós-Graduação em Zoologia da Universidade Federal do Pará/Museu Paraense Emílio Goeldi (2020). Doutorado em andamento pelo Programa de Pós-Graduação em Zoologia da Universidade Federal do Pará/Museu Paraense Emílio Goeldi. Membro do Conselho Editorial da Editora Científica. Revisor do periódico Journal of Education of Science and Health. Atua no estudo de Ecologia de Ecossistemas de Água Doce e Ensino de Ciências.

Leandro Marques Correia, Universidade Federal do Cariri

É Técnico em Química Industrial (CEFET-CE/2004), Graduado em Licenciatura em Química (UFC/2008), Bacharelado em Química Industrial (UFC/2010), Licenciado em Ciências Biológicas (UNIASSELVI/2020), Mestre (UFC/2012) e Doutor (UFC/2017) em Engenharia Química pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal do Ceará. Atualmente, Servidor Público Federal ocupante do Cargo Técnico em Laboratório/Química, lotado no Centro de Ciências e Tecnologia, Laboratório de Química, Universidade Federal do Cariri, Campus Juazeiro do Norte-CE. Realiza pesquisas nas áreas da Biologia (COVID-19, fungos e plantas medicinais), Química Analítica e Físico-Química, Engenharia Química (Tecnologia na produção de dominosanitários e processos de adsorção) e Engenharia de materiais (Novos materiais, modificações e caracterização). É o Técnico do Grupo de Pesquisa ?Materiais e Processos Eletroquímicos? da Universidade Federal do Cariri e cadastrado no Diretório de Grupos de Pesquisa do CNPQ. É orientador de dois discentes da UFPA/CUMB/FACIN, sendo um com bolsa iniciação cientifica (PRODOUTOR, 2018 e renovação), um sem bolsa (EIXO TRANSVERSAL, 2019). Realizou estudos do Curso de Doutorado Intercâmbio na Universidad de Malaga (UMA/2014) sob orientação de Professor Dr. Enrique Rodríguez-Castellón e Universidad Politécnica de Valencia (UPV) sob orientação do Pesquisador Dr. José Manuel López-Nieto. Foi Professor Substituto da Área de Química Analítica na Universidade Estadual do Ceará/2012. Foi Professor Efetivo (2012) e Substituto da Secretaria Estadual do Ceará (SEDUC) em 2016 e 2017. Revisor de periódicos científicos nacionais e internacionais. Orienta um discente com bolsa de iniciação científica (PIBIC/UFCA).

References

Al-Aoh, H.A., Yahya, R., Maah, M. .J. & Abas, M. R. B. (2013). Adsorption of methylene blue on activated carbon fiber prepared from coconut husk: isotherm, kinetics and thermodynamics studies. Desalination and Water Treatment, 52, 6720-6732.

Alfredo, A. P. C., Gonçalves, G. C., Lobo, V. S. & Montanher, S.F. (2015). Adsorção de azul de metileno em casca de batata utilizando sistemas em batelada e coluna de leito fixo. Revista Virtual de Química, 7(6), 1909-1920.

Antunes, E. C. E., Pereira, J. E. S., Ferreira, R. L. S., Medeiros, M. F. D. & Barros Neto, E .L. (2018). Remoção de corante têxtil utilizando a casca do abacaxi como adsorvente natural. Revista Holos, 3(34), 81-97.

Bansal, R. C. & Goyal, M. (2005). Activated Carbon Adsorption. London: Taylor & Francis Group.

Bello, O. S., Adeogun, I. A., Ajaelu, J. C. & Fehintola, E. O. (2008). Adsorption of methylene blue onto activated carbon derived from periwinkle shells: kinetics and equilibrium studies. Chemistry and Ecology, 24(4), 285-295.

Brunauer, S., Emmett, P. H. & Teller, E. (1938). Adsorption of gases in multimolecular layers. Journal of the American Chemical Society, 60(2), 309-319.

Bulut, Y. & Aydin, H. A. (2006). kinetics and thermodynamics study of methylene blue adsorption on wheat shells. Desalination, 194(1-3) 259-267.

Cazetta, A. L., Vargas, A. M. M., Nogami, E. M., Kunita, M. H., Guilherme, M. R., Martins, A. C., Silva, T. L., Moraes, J. C. G. & Almeida, V. C. (2011). NaOH-activated carbon of high surface area produced from coconut shell: Kinetics and equilibrium studies from the methylene blue adsorption. Chemical Engineering Journal, 174(1), 117-125.

Coelho, G. F., Gonçalves, A. C., De Sousa, R. F. B., Schwante, D., Miola, A. J. & Domingues, C. V. R. (2014). Uso de técnicas de adsorção utilizando resíduos agroindustrais na remoção de contaminantes em águas. Journal of Agronomic Sciences, 3(especial), 291-317.

Dabrowski, A. (2001). Adsorption--from Theory to Practice. Advances in Colloid and Interface Science, 93(1-3), 135-224.

Dhananasekaran, S., Palanivel, R. & Pappu, S. (2016). Adsorption of methylene blue, bromophenol blue, and coomassie brilliant blue by α-chitin nanoparticles. Journal of Advanced Research, 7(1), 113-124.

Do, D. D. (1998). Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics. London: Imperial College Press.

Erdem, E., Karapunar, N. & Donat, R. (2004). The removal of heavy metal cations by natural zeolites. Journal of Colloid and Interface Science, 280(2), 309-314.

Geçgel, Ü., Özcan, G. & Gürpina, G. Ç. (2012). Removal of methylene blue from aqueous solution by activated carbon prepared from pea shells (Pisum sativum). Journal of Chemistry, 2013(1-9).

Golin, D. M. (2007). Remoção de chumbo de meios líquidos através de adsorção utilizando carvão ativado de origem vegetal e resíduos vegetais. Dissertação de Mestrado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambientais. Universidade Federal do Paraná (UFPR), Curitiba.

Hameed, B. H. & Ahmad, A. A. (2009). Batch adsorption of methylene blue from aqueous solution by garlic peel, an agricultural waste biomass. Journal of Hazardous Materials, 164(2-3), 870-875.

Hameed, B. H., Ahmad, A. L. & Latiff, K. N. A. (2007). Adsorption of basic dye (methylene blue) onto activated carbon prepared from rattan sawdust. Dyes and Pigments, 75(1), 143-149.

Hasany, S. M., Saeed, M. M. & Ahmed, M. (2002). Sorption and thermodynamic behavior of zinc (II)-thiocyanate complexes onto polyurethane foam from acidic solutions. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 252, 477-484.

Hu, C., Li, J., Zhou, Y., Li, M., Xue, F. & Li, H. (2009). Enhanced removal of methylene blue from aqueous solution by pummelo peel pretreated with sodium hydroxide. Journal of Health Science, 55(4), 619-624.

Lakshmipathy, R. & Sarada, N.C. (2013). Adsorptive removal of basic cationic dyes from aqueous solution by chemically protonated watermelon (Citrullus lanatus) rind biomass. Journal Desalination and Water Treatment, 52, 6175-6184.

Kumar, K. V. & Kumaran, A. (2005). Removal of methylene blue by mango seed kernel powder. Biochemical Engineering Journal, 7(1), 83-93.

Malek, A. & Farooq, S. (1996). Comparison of isotherm models for hydrocarbon adsorption on activated carbon. AIChE Journal, 42(11), 3191-3201.

Marrakchi, F., Auta, M., Khanday, W.A. & Hameed, B.H. (2017). High-surface-area and nitrogen-rich mesoporous carbon material from fishery waste for effective adsorption of methylene blue. Powder Technology, 321, 428-434.

Namasitvayam, C., Radhiika, R. & Suba, S. (2001). Uptake of dyes by a promising locally available agricultural solid waste: coir pith. Waste Management, 21(4), 381-387.

Ng, C., Losso, J. N., Marshall, W. E. & Rao, R. M. (2002). Freundlich adsorption isotherms of agricultural by-product-based powdered activated carbons in a geosmin–water system. Bioresource Technology, 85(2), 131-135.

Oliveira, S. P., Silva, W. L. L. & Viana, R. R. (2013). Avaliação da capacidade de adsorção do corante azul de metileno em soluções aquosas em caulinita natural e intercalada com acetato de potássio. Cerâmica, 59, 338-344.

Pouretedal, H. R., Norozi, A., Keshavarz, M. H. & Semnani, A. (2009). Nanoparticles of zinc sulfide doped with manganese, nickel and copper as nanophotocatalys in the degradation of organic dyes. Journal of Hazardous Materials, 162(2-3), 674-681.

Rafatullah, M., Sulaiman, O., Hashim, R. & Ahmad, (2010). A. Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: a review. Journal of Hazardous Materials, 177(1-3), 70-80.

Santana, G. M., Lelis, R. C. C., Paes, J. B., Morais, R. M., Lopes, C. R. & De Lima, C. R. (2018). Carvão ativado a partir de bambu (Bambusa vulgaris) para remoção de azul de metileno: predições para aplicações ambientais. Ciência Florestal, 28(23), 1179-1191.

Santana, G. M. Trugilho, P. F. Borges, W. M. S., Biachi, M. L., Paes, J. B., Nobre, J. R. C. & Morais, R. M. (2019). Carvão ativado a partir de resíduos de bambu (Bambusa vulgaris) utilizando CO2 como agente ativante para adsorção de azul de metileno e fenol. Ciência Florestal, 29(2), 769-778.

Senthilkumaar, S., Varadarajan, P. R., Porkoki, K. & Subbhuraam, C. V. (2005). Adsorption of methylene blue onto jute fiber carbon: kinetics and equilibrium studies. Journal of Colloid and Interface Science, 284, 78-82.

Sips, R. (2004). On the structure of a catalyst surface. The Journal of Chemical Physics, 16(5), 490-495.

Spagnoli, A. A., Giannakoudakis, D. A. & Bashkova, S. (2017). Adsorption of methylene blue on cashew nut shell based carbons activated with zinc chloride: The role of surface and structural parameters. Journal of Molecular Liquids, 229, 465-471.

Subramanyam, B. & Ashutosh, D. (2012). Adsorption isotherm modeling of phenol onto natural soils–applicability of various isotherm models. International Journal of Environmental Research, 6(1), 265-276.

Tan, I. A.W., Ahmad, A. L. & Hameed, B. H. (2008). Adsorption of basic dye on high-surface-area activated carbon prepared from coconut husk: Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies. Journal of Hazardous Materials, 154(1-3), 337-346.

Thommes, M. (2010). Physical adsorption characterization of nanoporous materials. Chemie Ingenieur Technik, 82(7), 1059-1073.

Thommes, M., Kaneko, K., Neimark, A. V., Oliver, J. P., Rodriguez-Reinoso, F., Rouquerol, J. & Sing, K. S. W. (2015). Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 87(9-10), 1051-1069.

Wu, Y., Zhang, L., Gao, C., Ma, J., Ma, X. & Han, R. (2009). Adsorption of copper ions and methylene blue in a single and binary system on wheat straw. Journal of Chemical & Engineering Data, 54(12), 3229-3234.

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Published

28/07/2021

How to Cite

GARCIA, R. V. .; SILVA, M. de L. .; OLIVEIRA, V. E. de M. .; MARTINS, V. C. C. .; ARAÚJO, J. F. de .; PRATA, E. G. .; CORREIA, L. M. . Materials for methylene blue adsorption . Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 9, p. e37410918114, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i9.18114. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/18114. Acesso em: 20 apr. 2024.

Issue

Vol. 10 No. 9

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Copyright (c) 2021 Ronald Vieira Garcia; Magno de Lima Silva; Victor Emanuel de Morais Oliveira; Vitória Catarina Cardoso Martins; Josiney Farias de Araújo; Erival Gonçalves Prata; Leandro Marques Correia

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