12
INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES Volume 1, No 7, 2011 © Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing Association Research article ISSN 0976 – 4402 Received on March 2011 Published on April 2011 1492 Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent Velmurugan .P 1 , Rathina kumar.V 2 , Dhinakaran.G 3 1 JRF, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil Nadu, India 2 Assistant Professor, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil Nadu, India 3 Professor, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil nadu613 401, India [email protected] ABSTRACT The use of cheap and ecofriendly adsorbents studied as an alternative substitution of activated carbon for removal of dyes from wastewater. Adsorbents prepared from orange peel, which is a domestic waste, successfully used to remove the methylene blue from an aqueous solution in a batch wise column. This study investigates the potential use of orange peel, pretreated with nominal treatment method, for removal of methylene blue from simulated wastewater. Treated orange peel used to adsorb methylene blue at varying dye concentration, adsorbent dosage, pH and contact time. Similar experiments conducted with some other low cost adsorbent such as banana peel, neem leaves and commercially available powdered activated carbon (PAC). The adsorption capacity of orange peels decreased in the order of methyl orange (MO) > methylene blue (MB) > Rhodamine B (RB) > Congo red (CR) > methyl violet (MV) > amido black 10B (AB). Removal efficiency of all the adsorbents is quite effective, but orange peel found to be very effective compared to other low cost adsorbent within the short period. The sorption data were then correlated with the freundlich and the langmuir adsorption isotherm models. In both isotherms exhibited a maximum K value in which indicates that the orange peel has greater affinity for methylene blue. The maximum color removal efficiencies of orange peel at dosage of 1.0g for time duration of 45 min found to be 99% of the dye from an aqueous solution of 12.32 ppm. From the study it is understood that pH, contact time and adsorbent dosage plays a vital role in removal of dye. Keywords: Adsorbent, Methylene blue, pH, Orange peel, Neem leaves, Banana peel, 1 Introduction Dyes are chemicals, which on binding with a material will give color to them. Dyes are ionic, aromatic organic compounds with structures including aryl rings, which have delocalized electron systems. The color of dye provided by the presence of a chromophore group. A chromophore is a radical configuration consisting of conjugated double bonds containing delocalized electrons. The Chromogen, which is the aromatic structure normally containing benzene, naphthalene or anthracene rings, is part of a chromogenchromophore structure along with an auxochrome. The presence of ionising groups known as auxochromes results in a much stronger alteration of the maximum absorption of the compound and provides a bonding affinity. Colored dye wastewater arises as a direct result of the production of the dye and because of its use in the textile and other industries. There are more than 100,000 commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [12]. Dyes are widely used in industries such as textile, rubber, paper, plastic, cosmetic etc. Among these various industries, textile ranks first in usage of dyes for coloration of fiber. The convectional biological treatment process is not very effective in treating a dyes wastewater, due to low biodegradation of dyes. It is usually treated by either physical or chemical

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES   Volume 1, No 7, 2011 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing Association 

Research article  ISSN   0976 – 4402 

Received on March 2011 Published on April 2011  1492 

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent Velmurugan .P 1 , Rathina kumar.V 2 , Dhinakaran.G 3 

1­ JRF, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil Nadu,  India 2­ Assistant Professor, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil Nadu, India 3­ Professor, School of Civil Engineering, SASTRA University, Tamil nadu­613 401, India 

[email protected] 

ABSTRACT 

The  use  of  cheap  and  eco­friendly  adsorbents  studied  as  an  alternative  substitution  of activated carbon for removal of dyes from wastewater. Adsorbents prepared from orange peel, which is a domestic waste, successfully used to remove the methylene blue from an aqueous solution  in  a  batch wise  column.  This  study  investigates  the  potential  use  of  orange  peel, pretreated  with  nominal  treatment  method,  for  removal  of  methylene  blue  from  simulated wastewater. Treated orange peel used to adsorb methylene blue at varying dye concentration, adsorbent dosage, pH and contact time. Similar experiments conducted with some other low­ cost  adsorbent  such  as  banana  peel,  neem  leaves  and  commercially  available  powdered activated  carbon  (PAC). The  adsorption  capacity of orange  peels  decreased  in  the  order of methyl  orange  (MO)  >  methylene  blue  (MB)  >  Rhodamine  B  (RB)  >  Congo  red  (CR)  > methyl  violet  (MV)  >  amido  black  10B  (AB).  Removal  efficiency  of  all  the  adsorbents  is quite  effective,  but  orange  peel  found  to  be  very  effective  compared  to  other  low  cost adsorbent within the short period. The sorption data were then correlated with the freundlich and  the  langmuir  adsorption  isotherm  models.  In  both  isotherms  exhibited  a  maximum K value  in  which  indicates  that  the  orange  peel  has  greater  affinity  for methylene  blue.  The maximum color removal efficiencies of orange peel at dosage of 1.0g for time duration of 45 min found to be 99% of the dye from an aqueous solution of 12.32 ppm. From the study it is understood that pH, contact time and adsorbent dosage plays a vital role in removal of dye. 

Keywords: Adsorbent, Methylene blue, pH, Orange peel, Neem leaves, Banana peel, 

1 Introduction 

Dyes are chemicals, which on binding with a material will give color to them. Dyes are ionic, aromatic  organic  compounds  with  structures  including  aryl  rings,  which  have  delocalized electron  systems.  The  color  of  dye  provided  by  the  presence  of  a  chromophore  group.  A chromophore  is  a  radical  configuration  consisting  of  conjugated  double  bonds  containing delocalized electrons. The Chromogen, which  is  the aromatic  structure normally containing benzene,  naphthalene  or  anthracene  rings,  is  part  of  a  chromogen­chromophore  structure along with an auxochrome. The presence of ionising groups known as auxochromes results in a  much  stronger  alteration  of  the  maximum  absorption  of  the  compound  and  provides  a bonding affinity. Colored dye wastewater arises as a direct result of the production of the dye and  because  of  its  use  in  the  textile  and  other  industries.  There  are  more  than  100,000 commercially  available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide  [1­2]. Dyes are widely used in industries such as textile, rubber, paper, plastic, cosmetic etc. Among these  various  industries,  textile  ranks  first  in  usage  of  dyes  for  coloration  of  fiber.  The convectional biological treatment process is not very effective in treating a dyes wastewater, due  to  low  biodegradation  of  dyes.  It  is  usually  treated  by  either  physical  or  chemical

Page 2: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1493 

processes. However,  these processes were very expensive and could not be effectively used to treat the wide range of dyes waste [Grag et al, 2003]. 

The  adsorption  process  is  one  of  the  effective  methods  for  removal  dyes  from  the  waste effluent. The process of adsorption has an edge over the other methods due to its sludge free clean  operation  and  completely  removed  dyes,  even  from  the  diluted  solution.  Activated carbon  (powdered or  granular)  is  the most widely  used adsorbents because  it  has  excellent adsorption  efficiency  for  the  organic  compound.  Nevertheless,  commercially  available activated carbon is very expensive. Furthermore, regeneration using solution produced small additional  effluent  while  regeneration  by  refractory  technique  results  in  a  10­15%  loss  of adsorbents and its uptake capacity [Shaobin Wang et al, 2005]. The sorption data have been correlated  with  adsorption  isotherm  to  determine  the  efficiency  of  adsorption  process. Numerous  researchers  worked  earlier  on  variety  of  adsorpents  as  mentioned  below. Wool Fiber  and  Cotton  Fiber  [Rasheed  Khan  et  al,  2005],  Banana  pith  [Namasivayam  et  al, 1993a,1993b],  Biogas  residual  slurry  [Namasivayam  et  al,  1992a],  Carbonized  coir  pith [Namasivayam et al, 2001a], Coir pith [Namasivayam et al, 2001b,2002], Chitosan [Juang et al,  1996], Hardwood  [Asfour  et  al, 1985], Mahogany  sawdust,  rice  husk  [Namasivayam  et al,1992b],  Parthenium  hysterophorus  [Rajeshwarisivaraj  et  al,  2002],  Neem  (Azadirachta Indica) husk [Alau et al, 2010], Rice husk [Singh et al, 2001], Rice husk [Guo et al, 2003], Silk cotton hull, coconut tree sawdust [Kadirvelu et al, 2003], Gypsum [Muhammad Rauf et al, 2009], Tuberose Sticks [Ahsan habib et al, 2006], Tamarind Fruit Shell[Papita Saha 2010]. 

2 Experimental Investigations 

2.1 Preparation of the Adsorbent 

Adsorbents like Orange Peel, Neem leaves and Banana peel collected from the local areas of Thanjavur District. The peels and leaves collected and dried at low temperature (<105˚C) for 48 hrs  to  remove moisture content. After drying  process, peels were ground  to  fine powder and  sieved  through 600 µ  size. The  adsorbents  used  in  the  present  research work  prepared under Nominal Treatment only. 

2.2 Dye solution preparation 

The characteristics of  the Methylene blue used for  the present work is given in Table 1. An accurately weighed quantity of  the dye dissolved in double distilled water  to prepared stock solution (1000 ppm). Solution used in the experiment for the desired concentration obtained by  successive  dilutions.  Dye  concentration  was  determined  by  using  absorbance  values measured before and after the treatment, at 650 nm with Shimadzu UV Visible Spectrometer (Model  :  UV mini  1240). Experiments were  carried  out  at  initial  pH  value  is  6.5  and was controlled by addition of sodium hydroxide or hydrochloric acid, physical characteristics of various adsorbents given in Table 2. 

Table 1: Properties of Methylene Blue 

Chemical formula  C14H18N3SCl Molecular weight  319.85 g/mol Melting point  100 – 110 °C Type of dye  Basic blue Boiling point  Decomposes λmax  665 mm

Page 3: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1494 

Table 2: Physical Properties of Adsorbents 

2.3 Calibration of Methylene Blue 

The  synthetic dye  sample calibrated  in order  to  find out various optical densities at various concentrations.    The  calibrated  results  are  very  effective  to  identify  the  respective  color removal  capacities  of  various  adsorbents  Figure1  showing  the  graphical  representation  of Calibration of Methylene Blue. 

Figure 1: Calibration of Methylene Blue. 

Value No.  Parameter 

Orange Peel  Neem Leaves 

Banana Peel 

Activeted Carbon 

01.  Moisture Content (%)  38.50  11.10  7.70  30.00 

02.  Ash Content (%)  17.80  4.30  5.60  30.00 

03.  Volatile Content (%)  43.70  84.60  86.70  40.00 

04.  Specific Gravity  3.22  2.85  3.13  1.83 

05.  Fineness Modulus  3.24  3.128  3.02  2.17 

06.  Particle size (mm)  0.150  0.186  0.200  0.002 

07.  Void ratio  0.75  0.75  0.36  0.50 

08.  Particle Density (g/cc)  1.44  0.56  0.92  1.90

Page 4: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1495 

2.4 Effect of time on various adsorbents 

In each  adsorption  experiment,  20 ml of dye  solution of  known  concentration  and  pH was added  to  0.1g  of  adsorbents  in  250  ml  round  bottom  flask  at  room  temperature  and  the mixture was  stirred on  a  rotary orbital  shaker at 150  rpm. The  sample withdrawn  from  the shaker  at  the pre determined  time  intervals  for 10 minutes  each. At  the end of 10 min,  the agitated sample taken from the shaker and tested for its optical density using the UV­Visible Spectrophotometer.  The  corresponding  Optical  Density  interpolated  with  the  initial calibration  values  in  order  to  find  out  color  removal  efficiency  of  the  adsorbent. From  the Comparative  results,  it  is  clearly  known  that,  the  effect  of duration  plays  a  very  important role in adsorption process of color removal. All the adsorbents are quite effective, but Orange peel found to be very effective next to activated Carbon. The color removal efficiencies of the adsorbents  have  a  break  through  at 60 minutes  duration,  in which  there  is  no  further  color removal  takes place. Orange Peel  found to be very effective with color removing efficiency of 96%. The results of present study are compared with results of Papita Saha 2010, who has done  experiments  with  Tamarind  shell.  It  is  inferred  from  the  comparison  that,  upto  the duration of 40 min,  orange peel  showed  lesser  efficiency  and  after  40 min  it  shows higher efficiency than the Tamarind shell. The comparative results of efficiency of various adsorbent with  respect  to  time  given  in  Figure  2.  However,  activated  carbon  performs  well  when compared to all these low cost adsorbents. 

Figure 2: Comparative results of various adsorbents on to Effect of Time 

2.5 Effect of adsorbent dosage on various adsorbents 

20 ml of the stock solution of 1000 ppm taken and with varied amount (0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1 g) of adsorbent fed into the 250ml round bottom flask and kept for agitation at 150 rpm using rotary orbital shakers for  the regular  interval of 45 minutes. At  the end,  the agitated sample taken  from  the  shaker  and  tested  for  its  optical  density  using  the  UV­Visible Spectrophotometer.  The  corresponding  Optical  Density  interpolated  with  the  initial calibration  values  in  order  to  find  out  color  removal  efficiency  of  the  adsorbent. From  the Comparative results, it is clearly understood that the Effect of Adsorbent Dosage is also plays a very vital role in adsorption process for color removal. Among the three adsorbents, Orange

Page 5: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1496 

peel found to be very effective next to Activated Carbon. Therefore, from the two parameters such as Effect of Time and Effect of Adsorbent dosage, Orange peel found to be an excellent adsorbent  compared  to  Neem  leaves  and  Banana  Peel.  The  maximum  color  removal efficiencies  of  Orange  peel,  Neem  leaves  and  Banana  Peel  at  dosage  of  1  g  for  a  time duration of 45 minutes is found to be 98.76, 97.77 and 97.93 respectively  Figure 3 Showing the  graphical  representation  of  comparative  results  various  adsorbent  with  respect  to adsorbent dosage. 

Figure 3: Comparative results of various Adsorbents on to Effect of Adsorbent Dosage 

2.6 Effect of pH on Orange Peel for Color Removal 

In Order to find the effect of pH, series of experiments conducted at various pH values from 2­4  and 8­10  in acidic  and  alkaline  conditions  respectively.  However,  the  initial  pH of  the stock  solution  prepared was  6.50  at 1000  ppm. The  value  of  pH  controlled  by  addition  of sodium hydroxide or hydrochloric acid. For the present research, the stock solution of 20 ml taken and 0.1 g of adsorbent fed into round bottom flask and kept for rotary orbital shaker at 150 rpm. The sample withdrawn from the shaker at the pre determined time intervals for 10 minutes each. At the end of each 10 minutes the agitated sample is taken from the shaker and tested for its optical density using the UV­Visible Spectrophotometer. 

Effect  of  pH  under  acidic  condition  imparts  a  new  color  (greenish  yellow)  in  which  the respective  optical  density  found  to  be  more  than  4.00,  because  of  some  acidic  elements already present in the orange peel. Again some sample was analyzed at the pH of 4, the value of  the  optical  density  is  slightly  above  the  calibration  value  of  the Methylene  blue.  Hence color  removal  under  acidic  condition  using  orange  peel  as  an  adsorbent  found  to  be insignificant,  where  as  for  alkaline  condition  it  is  significant.  Effect  of  pH  and  different dosage of adsorbent under alkaline conditions are depicted in Figures 4 and 5.

Page 6: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1497 

Figure 4: Effect of pH under alkaline conditions at regular time interval. 

Figure 5: Effect of pH under alkaline conditions at various adsorbent dosages 

2.7 Column Study using Orange peel 

The  column  tests  carried  out  in  a  micro­glass  column  with  inside  diameter  of  12.5  mm, length 750 mm with  a  capacity  of 50 ml. By  using  column  study burette  found  to be very economical  and  there  is  no  external  driven  force  applied  to  the  system.  Series  of  burettes operated in a parallel way and filled with 10 ml of adsorbent and 40 ml of adsorbate. A thin layer of very fine particles of sand of diameter of 0.7 mm with the depth of 50 mm placed at the  bottom  in  order  to  remove  the  foreign  and  dust particles.  Figure 6  shows  experimental setup of column study. 

Particle size plays a foremost role in adsorption process especially in the column studies and the particle size of the adsorbent is 0.6 mm. The effluent of the first column considered as the influent of the second column with time interval of 60 minutes each. The results are shown in Figure 7. 

The effluent from the each burette was taken and measured for its optical density. In order to correct for any adsorption of color by the container, control experiments carried out without adsorbents. It was found that there was no adsorption by the container walls.  Similarly same test were carried out by using the filling material and was found that no adsorption took place, and the entire column tests conducted at room temperature only.

Page 7: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1498 

Figure 6: Series of column tests conducted using burettes 

Figure 7: Efficiency of color removal using orange peel as adsorbent 

3 RESULTS AND DISCUSSIONS 

The  study  of  isotherm  data  is  important  to  find  out  the  adsorption  capacity  of  various adsorbents.  In order  to  investigate  the adsorption  isotherm,  two equilibrium  isotherms were analyzed: Langmuir  and  Freundlich  isotherms  are  used  for  fitting  the  experimental  data  in adsorption studies to understand the extent and degree of favorability of adsorption. 

3.1 Freundlich Isotherm 

The  equilibrium  adsorption  isotherms  are  of  fundamental  importance  in  the  design  of adsorption systems.   The equilibrium adsorption data could be satisfactory by the Freudlich isotherm 

x/m = K.C 1/n 

where x is the amount adsorbed per mass of adsorbent (m), Co is the initial concentration of the  solution  (ppm),  C  is  the  equilibrium  concentration  (ppm),  and  K  and  n  are  Freudlich

Page 8: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1499 

constants.    The  constant  K,  partition  coefficient  in  equilibrium  is  positively  related  to  the extent  of  degree  of  adsorption, while  then  constant  ‘n’  provides  a  rough  estimation  of  the intensity of adsorption.  A linear form of the Freundlich expression will yield the constants K and n hence: 

log x/m = log K+1/n log C 

The  analysis  and  design  of  adsorption  separation  process  require  the  relevant  adsorption equilibrium,  which  is  the  most  important  piece  of  information  in  understanding  the adsorption  process.    The  adsorption  isotherms  are  equilibrium  equation  and  apply  to condition  resulting  after  the  adsorbate­containing  phase  has  seen  in  contact  with  the adsorbent of sufficient time to reach equilibrium [Tan et al, 2010]. The adsorption capacity of any  adsorbent  may  be  determined  by  the  used  of  an  adsorption  isotherm.    Knowledge  of adsorption capacity of an adsorbent material such as lignite enables the designer  to develop treatment systems for particular adsorbate/adsorbent systems [Allen et al, 1989]. 

Freudlich constants were determined  from  the graphs plotted  for  log  (X/M)  in ordinate  and log Ce  in abscissa.   Table 3 shows the Orange peel has the maximum K value followed by Banana Peel and Neem leaves.  The higher value of K (0.775mg/g) indicates that Orange Peel have  greater  affinity  for  methylene  blue  compared  with  other  adsorbents.    The  adsorption intention ‘n’ is found to 1.50, 0.612 and 1.273 for Orange peel, Neem leaves and Banana peel respectively.    It  is  observed  that  all  the  adsorbents  do  not  satisfy  the  condition  of heterogeneity, i.e., 1<n<10. Only Orange Peel and Banana Peel satisfy those conditions. 

Table 3: Freudlich Isotherm constants for Adsorbents Sl.No  Name of the 

Adsorbent Value of ‘n”  K (mg/g)  R 2 

1.  Orange Peel  1.50  0.775  0.6210 2.  Neem leaves  0.612  ­0.327  0.8373 3.  Banana Peel  1.273  0.635  0.6716 4.  Activated Carbon  0.952  ­0.7276  0.8975 

3.2 Langmuir Isotherm 

The  Langmuir  model  was  developed  based  on  the  assumption  of  the  formation  of  a monolayer  of  the  absorbate  species  onto  the  surface  of  the  adsorbent.    It  has  also  been assumed  that  the  surface  sites  are  completely  energetically  homogeneous.    But  in  the  true sense,  the  adsorbent  surface  is  energetically  homogeneous.    The  study  of  the  Langmuir isotherm  is  essential  in assessing  the  adsorption efficiency of  the  adsorbent.    This  study  is also useful in optimizing the operating conditions for effective adsorption.  In the respect, the Langmuir isotherm is important, though the restrictions and the limitations of this model have been well recognized. 

The Langmuir and the arranged Langmuir equations are given below, 

q = (Xmk C) / (1+kC) 

Ce/Qe = 1/k.Xm + Ce/Xm 

Where  q  is  the  amount  of  dye  adsorbed  per  unit  weight  of  the  adsorbent,  C  is  the Concentration of dye remaining in solution at equilibrium, Xm is the amount of dye adsorbed

Page 9: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1500 

per unit weight  of adsorbent  in  forming a  complete monolayer  on  the  surface  and  k  is  the constant  related  to  the energy.   By  plotting Ce  versus Ce/Qe, a  curve  is  obtained which  is linear  at  low  equilibrium  concentrations,  followed  by  a  curvature  and  with  an  asymptotic tendency to saturation corresponding to a monolayer covering. 

Table 4: Langmuir Constants for various adsorbents Sl.No  Name of the 

Adsorbent a (l/mg)  K (l/g)  R 2 

1.  Orange Peel  0.00502  10,000  0.08368 2.  Neem leaves  ­0.00903  ­3,333.33  0.5529 3.  Banana Peel  0.00411  10,000  0.0769 4.  Activated Carbon  ­0.00370  ­33,333.33  0.0402 

From  the Table 4  ,  the higher value of K  (10,000)    indicates  that  the amount of methylene blue per unit weight  of  adsorbent  seem  to  significantly  higher  than Neem  leaves,  in which both orange peel and Banana peel have same values.  Neem leaves is found to very non­linear, this  will  normally  occur  after  dye  particles  fill  the  available monolayer  in  the  adsorbents. This  non­linearity may  also  be due  to  any primary  expansion of  adsorbent while will  give way to a secondary or  tertiary expansion which can occur at much reduced rates.  From the results  the  higher  value  of  K  from Orange  peel  is  found  to  be  very  effective  followed  by Banana  peel  and  Neem  leaves,  which  confirmes  the  result  obtained  from  the  Freudlich Isotherm  that  Orange  peel  has  the maximum K value  followed  by  Banana  peel  and Neem leaves.  The  plots  showing  results  between  log(X/M)  and  log  (Ce)  is  given  in  Figure 8  for Freundlich Isotherm and between Ce/Qe and Ce is given in Figure 9 for Langmuir Isotherm. 

Figure 8: Freudlich Isotherm using Orange Peel

Page 10: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1501 

Figure 9: Langmuir Isotherm using Orange Peel 

4 Conclusions 

From the results of the present study,  it  is concluded that,  the adsorption   process is a very effective  process  for  the  decolorization  of  textile  wastewater,  as  we  can  reach  97% decolorization in few minutes.  There is a need to enhance the adsorption process effectively by  varying  parameters  so  as  to bring  down  the  values  to permissible  limits  for wastewater before discharging it to the water environment. The removal of color from aqueous solutions and wastewaters  using  activated  carbon  and  three  low  cost  sorbent  materials  orange  peel, neem  leaves  and banana  peel was  studied by  studying  the  effect  of  time,  adsorbent dosage and  pH. A  separate  column  study was conducted  in which,  flow was due  to  gravity.    Two types of isotherms were investigated, namely the Langmuir and Freundlich isotherms. 

The  adsorption  studies  revealed  that  the  optimum  time  adsorption  of  Orange  Peel,  Neem leaves and Banana peel was found to be 60 minutes and adsorbent dosage was 1 g for all the three  adsorbents.    The  isotherm  analysis  revealed  that  orange  peel  prepared under  nominal treatment was found to be very effective than the Neem leaves and Banana Peel.  Adsorption was an effective process for decolorization of textile wastewaters. Although activated carbon was the most effective sorbent, other low cost sorbents could be used for color removal. The final  choice  of  the  sorbent  is  a  matter  of  economics.    Batch  studies  and  column  studies confirm that these low cost materials can be used as a substitute for high cost adsorbent.

Page 11: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1502 

5 References 

1.  Saiful Azhar,  S.,   Ghaniey Liew, A.,    Suhardy,D.,    Farizul Hafiz, K.,    Irfan Hatim, M.D. (2005). “Dye Removal from Aqueous Solution by using Adsorption on Treated Sugarcane Bagasse.” American Journal of Applied Sciences, 2(11), 1499­1503. 

2.  Grag, V.K., Raksh Kumar.,  Renuka Gupta. (2004). “Removal of malachite green dye from  aqueous  solution  by  adsorption  using  agroindustries  waste:  A  case  study  of Phosopisceneraria.” Dyes & Pigments, 62(1), 1­10. 

3.  Grag, V.K., Renuka Gupta., Anu Bala yadav., Rakesh Kumar. (2003). “Dye removal from  aqueous  solution  by  adsorption  on  treated  sawdust.”  Bioresource  Technology, 89(2), 121­124. 

4.  Shaobin Wang., Boyjoo, Y., Choueib, A., Zhu, Z.H. (2005). “Removal of dyes from aqueous solution using fly ash and red mud.” Water Research, 39(1), 129­138. 

5.  Rasheed Khan, A., Hajira Tahir., Fahim  Uddin., Uzma Hameed. (2005). “Adsorption of Methylene Blue from aqueous Solution on the Surface of Wool Fiber and Cotton Fiber.”Journal of Applied Science and Environment Management , 9(2), 29 – 35. 

6.  Namasivayam, C., and Kanchana, N. (1993a). “Removal of Congo red from aqueous solution by waste banana pith.” Journal of Science and Technology, 1(1), 33­42. 

7.  Namasivayam, C., N. Kanchana, N., Yamuna, R.C.  (1993b).  “Waste banana pith  as adsorbent  for  the  removal  of  Rhodamine­B  from  aqueous  solution.”  Waste Management, 13(1), 89­95. 

8.  Namasivayam, C., Yamuna, R.C. (1992). “Removal of Rhodamine­B by biogas slurry from aqueous solutions.” Water Air and Soil Polluiont, 65(1­2), 133­139. 

9.  Namasivayam, C., Radhika, R.,  Subha,  S.  (2001a).  “Uptake  of dyes  by  a promising locally available agricultural solid waste: coir pith.” Waste Management, 21(4), 381­ 387. 

10. Namasivayam, C., Dinesh Kumar, M., Selvi, K., Ashruffunissa Begum, R., T. Vanathi, T., Yamuna, R.T. (2001b). “Waste coir pith­a potential biomass  for  the  treatment of dyeing wastewaters.” Biomass and Bioenergy, 21(6), 477­483. 

11. Namasivayam,  C.,  Kavitha,  D.  (2002).  “Removal  of  Congo  Red  from  water  by adsorption on to activated carbon prepared from coir pith, an agricultural solid waste.” Dyes Pigments, 54(1), 47­58. 

12. Juang, R.S., Tseng, R.L., Wu, F.C., Lin, S.J.  (1996). “Use of chitin and chitosan  in lobster  shell  wastes  for  color  removal  from  aqueous  solution.”  Journal  of Environmental Science and Health, Part A, 31(2), 325­338. 

13. Asfour,  H.M.,  Fadali,  O.A.,  Nassar,  M.M.,  El­Geundi,  M.S.  (1985).  “Equilibrium studies on adsorption of basic dyes on hardwood.” Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 35(1), 21­27.

Page 12: Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent · commercially available dyes with over 7 x 10 5 of dyes produced annually worldwide [1 2]. Dye s are widely used in industries

Dye removal from aqueous solution using low cost adsorbent 

Velmurugan. P, Rathina kumar. V, Dhinakaran. G 

International Journal of Environmental Sciences Volume 1 No.7, 2011 

1503 

14. Namasivayam,  C.,  Yamuna,  R.T.  (1992).  “Removal  of  Congo  red  from  aqueous solution  by  biogass  slurry.”  Journal  of  Chemical  Technology  and  Biotechnology, 53(2), 153­157. 

15. Rajeshwarisivaraj, Subburam, V. 2002. “Activated parthenium carbon as an adsorbent for  the  removal  of  dyes  and  heavy metal  ions  from  aqueous  solution.”  Bioresource Technology, 85(2), 205­206. 

16. Alau, K.K., Gimba, C.E.,  Kagbu, J.A. (2010). “Removal of Dyes from Aqueous Solution Using Neem (Azadirachta Indica) Husk as Activated Carbon.”  Archives of Applied Science Research, 2(5), 456­461. 

17. Singh,  D.K.,  Srivastava,  N.  (2001).  “Basic  dyes  removal  from  wastewater  by adsorption on rice husk carbon.” Indian Journal of Chemical Technology, 8(2), 133­ 139. 

18. Guo, Y., Yang, S., Fu, W., Qi, J., Li, R., Wang, Z. (2003). “Adsorption of malachite green on micro and mesoporous rice husk based activated carbon.” Dyes & Pigments, 56(3), 219­229. 

19. Kadirvelu, K., Kavipriya, M., Karthika, C., Radhika, M., Vennilamani, N., Pattabhi, S. (2003).  “Utilization  of  various  agricultural  wastes  for  activated  carbon  preparation and  application  for  the  removal  of  dyes  and  metals  ions  from  aqueous  solutions.” Bioresource Technology, 87(1), 129­132. 

20. Muhammad,  Rauf,  A.,  Shehadeh,  I.,  Amal  Ahmed,  Ahmed  Al­Zamly.  (2009). “Removal  of Methylene  Blue  from Aqueous  Solution  by  Using Gypsum  as  a  Low Cost Adsorbent.” World Academy of Science, Engineering and Technology, 55. 

21. Ahsan habib,  Zahidul Hasan, A.S.M. Shajedur Rahman A.M. Shafiqul Alam, (2006). “Tuberose Sticks  as an Adsorbent  in  the Removal  of Methylene Bluefrom Aqueous Solution.” Pakistan Journal of Analytical & Environmental Chemistry,7(2), 112 ­115. 

22. Papita  Saha,  (2010).  “Assessment  on  the  Removal  of  Methylene  Blue  Dye  using Tamarind  Fruit  Shell  as  Biosorbent.”  Springer  Science+Business Media  B.V.,  213, 287–299. 

23. Tan,I.A.W.,  Hameed,  B.H.  (2010).  “Adsorption  studies  of  basic  dye  on  activated carbon derived from oil palm empty fruit .bunch.” Journal of Applied Science, 10(21), 2565­2571. 

24. Allen, S.J., Gorden Mckay, Khader, K.Y.H. (1989). “Equilibrium adsorption isotherm for basic dyes onto liqnite.” Jornal of Chemical Technology and Biotecnology, 45(4), 291­302.