Application of cellulose phosphate from bagasse for iron adsorption of iron metals
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Bagasse is a waste material obtained from the sugar production process. Some parts of bagasse are used for animal feed production, while most of them are used to produce biofuel. In addition, bagasse is a source of natural cellulose, which can be modified to be cellulose phosphate for metal adsorption. Accordingly, this research aims to synthesize cellulose phosphate from bagasse waste for using as a highly efficient Fe metal absorbent material. In the first step, cellulose was extracted from bagasse. The cellulose phosphate was synthesized via phosphorylation reaction at different temperatures (100, 120, 150 and 180 ºC).
The results showed that cellulose could be prepared at 38.28% by weight. Using a temperature at 180 ºC provided the maximum amount of phosphate as 7.67% by weight of cellulose phosphate. Functional groups of the cellulose phosphate were analyzed by the Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy technique. The results showed that the infrared absorption at wavenumbers of 900-1000 cm-1 and 810 cm-1 correspond to the vibration of P-OH bond and P-O-C bond, respectively. The morphology of the samples was examined using the Scanning Electron Microscopy (SEM) technique. It was found that increasing the reaction temperature caused the surface of the samples to be broken into small pieces. For this reason, the cellulose phosphate adsorbent synthesized at 180 °C was able to adsorb 88.60% of ferrous ions in a shaking experiment. For adsorption testing in a column system found that this adsorbent was able to adsorb 100% of ferrous ions after testing with a second consecutive column. The adsorption isotherm follows the Flundlich model. Therefore, the cellulose phosphate adsorbent is effectively applied to remove ferrous ion in wastewater.
Article Details
References
กานต์มณี ทองศรี, นิพนธ์ ตั้งคณานุรักษ์, คณิตา ตั้งคณานุรักษ์ และวัชรพงย์ วาระรัมซ์. (2561). การเตรียมซิลิกาแอโรเจลจากเถ้าแกลบเคลือบด้วยแมงกานีสและเหล็กออกไซด์เพื่อกำจัดโลหะหนักในน้ำเสีย. วารสารวิจัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น (ฉบับบัณฑิตศึกษา), 18(4), 51–60.
กิตติยา ปลื้มใจ, กรองทิพย์ เติมเกาะ, เอกรัฐ มีชูวาศ และวิษณุ เพชรภา. (2564). การวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนและหมู่ฟังก์ชั่นของเซลลูโลสจากชานอ้อย. วารสารผลงานวิชาการ กรมวิทยาศาสตร์บริการ, 9(9), 31–37.
จิตตรา ดอกบัว, ศิริกานต์ ผาสุข และยงยุทธ ตัณฑุลเวสส. (2551). การศึกษาประสิทธิภาพเซลลูโลสฟอสเฟตจากฟางข้าวและชานอ้อยเพื่อใช้ดูดซับตะกั่วและแคดเมียมในน้ำเสีย. วารสารบัณฑิตศึกษา มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ์ ในพระบรมราชูปถัมภ์, 2(1), 1–7.
ธนิดา ตระกูลสุจริตโชค และปิยะพร ณ หนองคาย. (2559). พอลิเมอร์ชีวภาพไคโตซาน/เจลาตินที่มีสมบัติแม่เหล็กสำหรับเป็นเรซินแลกเปลี่ยนไอออนและกำจัดโลหะหนักในน้ำทิ้ง [รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์]. ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา.
วรรณกัษมา ฮารน. (2563). การเตรียมสารประกอบ Ni-based oxides โดยวิธีการตกตะกอนร่วมทางเคมีเพื่อนำไปประยุกต์ใช้เป็นตัวดูดซับโลหะหนัก. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มรย., 5(1), 17–27.
สุธิดา ทองคำ, วิโรจน์ สามสี, อรนุช พงศากสิกร และศศิมาภรณ์ หมื่นสุข. (2560). การดูดซับโลหะหนักของเซลลูโลสฟอสเฟตจากเปลือกข้าวโพด. วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา, 22(1), 262–270.
อุดมศรี ทรัพย์เจริญกุล. (2554). การเตรียมเซลลูโลสฟอสเฟตที่มีความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุสูงจากชานอ้อยและศึกษาจลนพลศาสตร์การดูดซับของวัสดุ [วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์].
Adamu, A., Harun, M., Evans, C., Irene, G., & Francis, M. (2025). Synthesis and characterization of cellulose phosphate-based superabsorbent hydrogels from rice husk under microwave heating. Next Materials, 6, Article 100400. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2024.100400
Bashir, A., Malik, L. A., Ahad, S., Manzoor, T., Bhat, M. A., Dar, G. N., & Pandith, A. H. (2019). Removal of heavy metal ions from aqueous system by ion-exchange and biosorption methods. Environmental Chemistry Letters, 17, 729–754. https://doi.org/10.1007/s10311-018-00828-y
Benalia, M. C., Youcef, L., Bouaziz, M. G., Achour, S., & Menasra, H. (2022). Removal of heavy metals from industrial wastewater by chemical precipitation: Mechanisms and sludge characterization. Arabian Journal for Science and Engineering, 47, 5587–5599. https://doi.org/10.1007/s13369-021-05525-7
Ciolacu, D., Cazacu, G., & Popovici, V. I. (2006). Phosphorylation of polysaccharides: New results on synthesis and characterisation of phosphorylated cellulose. Reactive & Functional Polymers, 66(11), 1240–1249. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2006.03.006
Matsuoka, S., Ferraz, J. B. S., & Zappa, P. A. (2009). The Brazilian experience of sugarcane ethanol industry. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant, 45, 372–381. https://doi.org/10.1007/s11627-009-9220-z
Neacsu, G., Blond, D., Becer, M. P., Belgacem, F., & Zerrouki, R. (2016). Hydrophobization of phosphorylated cellulosic fibers. Cellulose, 23(6), 3511–3520. https://doi.org/10.1007/s10570-016-1071-2
Nur, I. F., Ibadurrohman, C., Haerudin, M. I., Luthfiana, A., Cholifah, G., Sary, M. H., & Nuryono, A. (2024). Enhanced copper ion adsorption by rice husk and sugarcane bagasse-based magnetic nanoparticles biocomposites. ASEAN Journal of Chemical Engineering, 24(1), 79–89. https://doi.org/10.22146/ajche.12236
Popescu, O., Budrugeac, T., Popovici, I., & Cazacu, G. (2003). Reactions of some phosphorus compounds with cellulose dissolved in aqueous alkaline solution. Journal of Applied Polymer Science, 90(2), 327–333. https://doi.org/10.1002/app.12658
Rath, N., & Sahoo, M. R. (2021). Usage of nanocrystalline cellulose phosphate as novel sustained release system for anti-inflammatory drugs. Journal of Molecular Structure, 1233, 130108. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2021.130108
Rejwers, A., & Nocoń, J. (2014). Speciation of iron in the aquatic environment. Water Environment Research, 86(8), 741–758. https://doi.org/10.2175/106143014X13975035525906
Solomon, S. (2016). Sugarcane production and development of sugar industry in India. Sugar Tech, 18(6), 588–602. https://doi.org/10.1007/s12355-016-0494-2
Thaçi, B. S., & Gashi, S. T. (2019). Reverse osmosis removal of heavy metals from wastewater effluents using biowaste materials pretreatment. Polish Journal of Environmental Studies, 28(1), 337–341. https://doi.org/10.15244/pjoes/81268
Widjaja, T. K., Sugiarto, H., Oey, B. R., & Setyopratomo, A. (2023). Cellulose nanocrystals (CNCs) and cellulose nanofibers (CNFs) as adsorbents of heavy metal ions. Journal of Chemistry, 2023, Article 5037027. https://doi.org/10.1155/2023/5037027
