تحسين كفاءة الإمتزاز للجبس المعاد تدويره لإزالة صبغة أحمر الكونغو من المياه الملوثة

Abstract

This study aims to evaluate the potential use of recycled gypsum board waste (CaSO₄·2H₂O) as a low-cost and environmentally friendly adsorbent for the removal of Congo Red (CR) dye from aqueous solutions. Gypsum was characterized using X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM/EDX). Ultraviolet–Visible Spectroscopy (UV–Vis) was also employed to determine dye concentrations before and after adsorption and to evaluate the dye removal efficiency. The effects of several operating parameters on adsorption efficiency were investigated, including the initial dye concentration (5, 10, 15, 20, 25, and 50 mg/L), contact time (20–140 min), and solution pH (5, 7, and 9). The results showed that the best adsorption performance was achieved at pH= 5 and an initial dye concentration of 20 mg/L, where a removal efficiency of approximately 93% was obtained, demonstrating the high capability of gypsum for dye removal under favorable conditions. The point of zero charge analysis revealed a pHPZC value of 7.47, which helped explain the influence of solution pH on the adsorption behavior and dye removal efficiency. The equilibrium behavior was analyzed using four adsorption isotherm models: Langmuir, Freundlich, Sips, and Temkin. The Sips model exhibited the best agreement with the experimental data at all investigated pH values, indicating that the adsorption process is influenced by the surface characteristics of the adsorbent and the distribution of adsorption sites. The obtained results indicate that recycled gypsum possesses significant potential as an effective and sustainable adsorbent for the removal of organic dyes from contaminated water. Therefore, it represents an economical and environmentally friendly material that could contribute to the development of industrial wastewater treatment technologies.لتكلفة وصديقة للبيئة لإزالة صبغة أحمر الكونغو (CR) من المحاليل المائية. وقد تم توصيف الجبس باستعمال تقنيات انعراج الأشعة السينية (XRD)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء (FTIR)، والمجهر الإلكتروني الماسح المقترن بالتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (SEM/EDX) ، كما تم استعمال مطيافية الأشعة فوق البنفسجية–المرئية (UV–Vis) لتحديد تراكيز الصبغة قبل وبعد الامتزاز ومتابعة كفاءة الإزالة. تمت دراسة تأثير بعض العوامل التشغيلية على كفاءة الامتزاز، والمتمثلة في التركيز الابتدائي للصبغة في 5، 10، 15، 20، 25 و mg/L 50، وزمن التلامس (20–140 دقيقة)، والرقم الهيدروجيني للمحلول (5,7,9)=pH، و أظهرت النتائج أن أفضل أداء للجبس تحقق عند 5 =pH وتركيز ابتدائي قدره mg/L 20 ، حيث بلغت كفاءة الإزالة حوالي 93%، مما يدل على القدرة العالية للجبس على إزالة الصبغة في الظروف المناسبة. كما بينت دراسة نقطة انعدام الشحنة السطحية أن قيمة pHPZC للجبس بلغت 7.47، وهو ما ساهم في تفسير تأثير الرقم الهيدروجيني على سلوك الامتزاز وكفاءة إزالة الصبغة. كما تم تحليل سلوك التوازن باستعمال نماذج لانغموير وفروندليش وسيبس وتمكين. وقد أظهر نموذج سيبس أفضل توافق مع النتائج التجريبية عند مختلف قيم الرقم الهيدروجيني المدروسة، مما يشير إلى أن عملية الامتزاز تتأثر بخصائص سطح المادة المازة وتوزيع مواقع الامتزاز. تشير النتائج المتحصل عليها إلى أن الجبس المعاد تدويره يمتلك قدرة واعدة كمواد مازّة فعالة ومستدامة لإزالة الأصباغ العضوية من المياه الملوثة، مما يجعله خيارا اقتصاديا وبيئياً مناسبا يمكن أن يساهم في تطوير تقنيات معالجة مياه الصرف الصناعي.