Die Umweltbelastung durch synthetische Farbstoffe wie Reactive Orange 14 in industriellen Abwässern ist ein dringendes Problem. Während traditionelle Entfernungsmethoden wie Aktivkohle wirksam sind, können sie kostspielig sein. Dies hat zu umfangreichen Forschungsarbeiten geführt, die sich mit der Nutzung kostengünstiger, leicht verfügbarer Materialien, insbesondere landwirtschaftlicher Abfälle, als Adsorbentien befassen. Diese Materialien können nach entsprechender Verarbeitung eine nachhaltige und wirtschaftliche Lösung zur Entfernung von Farbstoffen wie Basic Orange 14 aus wässrigen Lösungen bieten.

Landwirtschaftliche Abfallprodukte wie Erdnussschalen, Reishülsen und Obstschalen sind reichlich vorhanden und werden oft durch Verbrennung oder Deponierung entsorgt. Die Umwandlung dieser Materialien in wirksame Adsorbentien umfasst Prozesse, die ihre Oberfläche, Porosität und die Anwesenheit funktioneller Gruppen erhöhen, die sich an Farbstoffmoleküle binden können. Beispielsweise hat die Modifizierung von Erdnussschalen, einem gängigen landwirtschaftlichen Nebenprodukt, bemerkenswerte Erfolge bei der Adsorption von Reaktivfarbstoffen gezeigt. Durch Karbonisierungs- und Aktivierungsprozesse entwickeln diese Schalen eine poröse Struktur und eine beträchtliche Oberfläche, die reichlich Platz für die Anheftung von Farbstoffmolekülen bietet.

Der Mechanismus, durch den diese natürlichen Adsorbentien Reactive Orange 14 entfernen, ist typischerweise vielschichtig und beinhaltet eine Kombination aus elektrostatischen Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen und möglicherweise n-π-Stapelung. Reactive Orange 14, das aufgrund seiner Sulfonsäuregruppen ein anionischer Farbstoff ist, wird effektiv von positiv geladenen Oberflächen angezogen. Bei sauren pH-Werten weisen viele biomassebasierte Adsorbentien, wie modifizierte Erdnussschalen oder chitosanbasierte Materialien, positive Oberflächenladungen auf. Diese elektrostatische Anziehung spielt eine dominante Rolle bei der anfänglichen Aufnahme des Farbstoffs. Wasserstoffbrückenbindungen können zwischen den funktionellen Gruppen auf dem Adsorbens (z. B. Hydroxyl-, Carboxyl-, Aminogruppen) und dem Farbstoffmolekül auftreten, was den Adsorptionsprozess weiter verstärkt.

Die Optimierung des Adsorptionsprozesses ist entscheidend für die Maximierung der Effizienz. Zu den wichtigsten Parametern gehören der pH-Wert der Lösung, die Adsorbensdosierung, die Kontaktzeit und die anfängliche Konzentration des Farbstoffs. Studien zeigen durchweg, dass saure pH-Werte (oft pH 2-4) für die Adsorption anionischer Farbstoffe wie Basic Orange 14 auf biomassebasierten Adsorbentien optimal sind, da dies die positive Oberflächenladung des Adsorbens und den anionischen Charakter des Farbstoffs maximiert. Die Adsorbensdosierung muss ausreichen, um sicherzustellen, dass alle aktiven Stellen verfügbar sind, während die Kontaktzeit wesentlich ist, um das Adsorptionsgleichgewicht zu erreichen, das bei vielen solchen Systemen typischerweise innerhalb von 90-120 Minuten erreicht wird. Eine Erhöhung der anfänglichen Farbstoffkonzentration erhöht im Allgemeinen die Adsorptionskapazität, da sie eine höhere treibende Kraft darstellt, obwohl die prozentuale Entfernung bei sehr hohen Konzentrationen aufgrund der Sättigung der Stellen abnehmen kann.

Die weite Verfügbarkeit und die geringen Kosten von landwirtschaftlichen Abfällen machen diese Materialien für die Entwicklung nachhaltiger Wasseraufbereitungslösungen äußerst attraktiv. Durch die Umwandlung von Abfallströmen in wertvolle Adsorbentien können wir nicht nur Schadstoffe wie Reactive Orange 14 effektiv entfernen, sondern auch zur Abfallreduzierung und zur Kreislaufwirtschaft beitragen. Fortgesetzte Forschung zu neuartigen Modifizierungstechniken und zur Charakterisierung dieser Bio-Adsorbentien verspricht, ihr volles Potenzial zur Bewältigung der Herausforderungen der industriellen Farbstoffverschmutzung zu erschließen.