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Synthesis and characterization of biodegradable polymer-based organoclays and its application as adsorbent material for wastewater treatment

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dc.contributor.advisor Macheca, Afonso Daniel
dc.contributor.author Mujuri, Theophile Mushimiyimana
dc.date.accessioned 2022-08-01T11:03:48Z
dc.date.available 2022-08-01T11:03:48Z
dc.date.issued 2022-05-04
dc.identifier.uri http://www.repositorio.uem.mz/handle258/658
dc.description.abstract In this work, a white Ca-bentonite from Boane region in Southern Mozambique was successively subjected to Na2CO3 activation and organo-modification process aiming to use the resulting hybrids as adsorbent materials in wastewater treatment. In the organo-modification process, the study explored a different route of organoclays production. Instead of the conventional organo modification route based on surfactants, the study used the so-called “surfactant-free organo modification approach”. Experimental results confirmed the successful ion exchange of Ca2+ ions with Na+ ions since the cation exchange capacity (CEC) and Na/Ca ratio increased, respectively, from 67.5 up to 74 meq/100 g clay and from 2.94 up to 15.8, as the concentration of Na2CO3, activation temperature and stirring time varied, respectively, from 2 to 6 wt.%, 25 to 65 ◦C and from 2 to 4 h. X-ray diffraction (XRD) confirmed that the organo-modification process using the “surfactant free approach” has taken place since the main smectite peak of the polymer modified clays shifted to the left side up to 18.4A o . Scanning Electronic Microscopy (SEM) images of the polymer modified clays presented compact layers in their structures, suggesting that the protonated amine functional groups at the ends of the polymer chains have attached the surface of the clay. The sodium activation and organo-modification processes increased the phenol adsorption capacity of the clay. Phenol adsorption capacity increased in the order of increasing polymer concentration. Under the current study conditions, the maximum adsorbed phenol was observed at the maximum polymer concentration, 7.5 wt.% polymer. en_US
dc.language.iso eng en_US
dc.subject Bentonite clay en_US
dc.subject Sodium activation en_US
dc.subject Organo-modification en_US
dc.subject Wastewater treatment en_US
dc.title Synthesis and characterization of biodegradable polymer-based organoclays and its application as adsorbent material for wastewater treatment en_US
dc.embargo.terms openAcess en_US
dc.description.resumo No presente trabalho uma amostra de bentonite cálcica branca da região de Boane no Sul de Moçambique foi sucessivamente submetida ao processo de activação sódica e organo modificação com vista a usar o produto resultante como material adsorvente no tratamento de águas residuais. No processo de organo-modificação, o estudo explorou uma rota de produção de argilas organo-modificadas. Em vez da rota convencional de organo-modificação baseada em surfactantes, o estudo usou a chamada “abordagem de organo-modificação sem surfactante”. Resultados experimentais confirmaram o sucesso da troca iónica de iões Ca2+ por Na+ uma vez que a capacidade de troca catiónica e a razão Na/Ca aumentaram, respectivamente, de 67.5 para 74 meq/100 g de argila e de 2.94 para 15.8, conforme a variação da concentração de Na2CO3, temperatura de activação e o do tempo de agitação, respectivamente, de 2 a 6 %w/w, 25 a 65 °C e de 2 a 4 h. Os resultados da difracção de raios-X confirmaram que o processo de organo modificação teve lugar uma vez que o principal pico de esmectita das argilas modificadas com polímeros se deslocou para o lado esquerdo ate 18.4Ao . As imagens da microscopia electrónica de varredura das argilas modificadas com polímero apresentaram camadas compactas nas suas estruturas, sugerindo que os grupos funcionais localizados nas extremidades da cadeia do polímero aderiram à superfície da argila. O processo de activação sódica e organo-modificação da argila aumentou a capacidade de adsorção de fenol. A capacidade de adsorção de fenol aumentou na ordem do aumento da concentração do polímero. Nas condições actuais do estudo, a quantidade máxima de fenol adsorvido foi observada na amostra com a concentração de polímero de 7.5 %w/w. en_US


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