Removal of methyl orange in aqueous medium by h-MoO <sub>3</sub> microcrystals obtained by hydrothermal microwave method

Sá, M. L. de; Nobre, F. X.; Matos, J. M. E. de; Santos, M. R. M. C.

doi:10.1590/0366-69132020663782901

M. L. de Sá

Universidade Federal do Piauí, Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados, 64049-550, Teresina, PI, Brasil

F. X. Nobre

Instituto Federal de Educação, Ciência e Pesquisa da Amazônia, Campus Coari, 69360-000, AM, Brasil

J. M. E. de Matos

Universidade Federal do Piauí, Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados, 64049-550, Teresina, PI, Brasil

M. R. M. C. Santos ^* * mrita@ufpi.edu.br

Universidade Federal do Piauí, Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados, 64049-550, Teresina, PI, Brasil

http://orcid.org/0000-0003-1618-7319

* mrita@ufpi.edu.br

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Figura 1:
Representação estrutural da molécula de alaranjando de metila - AMe.

Figure 1:
Structural representation for methyl orange - MO molecule.

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Figura 2:
Padrão de DRX dos microcristais de h-MoO₃ obtidos pelo método micro-ondas hidrotérmico (MH).

Figure 2:
XRD pattern of h-MoO₃ microcrystals obtained from hydrothermal microwave (MH) method.

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Figura 3:
Gráfico do refinamento Rietveld dos microcristais de h-MoO₃.

Figure 3:
Rietveld refinement plot for h-MoO₃ microcrystals.

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Figura 4:
Espectro Raman dos microcristais de h-MoO₃.

Figure 4:
Raman spectrum of h-MoO₃ microcrystals.

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Figura 5:
Espectro de IVFT dos microcristais de h-MoO₃ obtidos pelo método MH.

Figure 5:
FTIR spectrum of h-MoO₃ microcrystals obtained from MH method.

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Figura 6:
Micrografias de MEV dos microcristais hexagonais de h-MoO₃ em diferentes magnificações.

Figure 6:
SEM micrography of hexagonal h-MoO₃ rod-like microcrystals at different magnifications.

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Figura 7:
Isoterma de adsorção-dessorção de N₂ pelo método BET para os microcristais de h-MoO₃.

Figure 7:
Adsorption-desorption isotherm of N₂ by BET method for h-MoO₃ microcrystals.

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Figura 8:
Efeito da dosagem do adsorvente (a) e do pH (b) na adsorção do AMe por microcristais de h-MoO₃ em forma de bastão.

Figure 8:
Effect of adsorbent dosage (a) and pH (b) on the adsorption of MO by h-MoO₃ rod-like microcrystals.

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Figura 9:
Gráfico de potencial de carga zero (pH_pzc) para os microcristais de h-MoO₃.

Figure 9:
Graph of point of zero charge (pH_pzc) of h-MoO₃ microcrystals.

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Figura 10:
Efeito do tempo de contato na adsorção do AMe por microcristais de h-MoO₃ em forma de bastão.

Figure 10:
Effect of contact time on the adsorption of MO by h-MoO₃ rod-like microcrystals.

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Figura 11:
Ensaios de reuso dos microcristais de h-MoO₃ em 4 ensaios consecutivos. Condições experimentais: massa de microcristais=20 mg, pH=4,0, tempo de contato=960 min, concentração inicial do corante AMe=700 mg.L^-1 e volume da solução=20 mL.

Figure 11:
Reusability tests of h-MoO₃ microcrystals for 4 consecutive cycles. Experimental conditions: adsorbent load=20 mg, pH=4.0, contact time=960 min, initial concentration of MO dye=700 mg.L^-1, and volume of solution=20 mL.

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Figura 12:
Efeito da concentração do AMe no processo de adsorção pelos microcristais de h-MoO₃ a 298, 308 e 318 K.

Figure 12:
Effect of MO concentration on the adsorption process by h-MoO₃ rod-like microcrystals at 298, 308, and 318 K.

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Tabela I
Modelos cinéticos de adsorção e suas formas lineares.

Table I
Kinetic models of adsorption and their linear forms.

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Tabela II
Modelos isotérmicos de adsorção e suas formas lineares.

Table II
Isotherm models of adsorption and their linear forms.

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Tabela III
Valores de parâmetros de rede (a, b, c), volume de célula unitária (V) e χ² para os microcristais de h-MoO₃ e valores do arquivo ICSD 87962.

Table III
Rietveld refinement results for lattice parameters (a, b, c), unit cell volume (V), and χ² for h-MoO₃ microcrystals and values of the file ICSD 87962.

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Tabela IV
Valores de posições atômicas (x, y, z), operação de simetria (Op. sim.) e símbolo obtido para o refinamento estrutural usando o método de Rietveld para os microcristais de h-MoO₃ sintetizados neste estudo e valores do arquivo ICSD 61163.

Table IV
Atomic position values (x, y, z), symmetry operation (Op. sim.), and symbol obtained for structural refinement using the Rietveld method for the h-MoO₃ microcrystals synthesized in this study and values of the file ICSD 61163.

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Tabela V
Parâmetros dos modelos cinéticos para a adsorção de AMe por microcristais de h-MoO₃ em forma de bastão.

Table V
Modeled kinetic parameters for the adsorption of MO on h-MoO₃ rod-like microcrystals.

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Tabela VI
Parâmetros dos modelos isotérmicos para a adsorção de corante AMe por microcristais de h-MoO₃ em forma de bastão.

Table VI
Isotherm model parameters for the adsorption of MO dye on h-MoO₃ rod-like microcrystals.

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Tabela VII
Parâmetros termodinâmicos para a adsorção de corante AMe por microcristais de h-MoO₃ em forma de bastão.

Table VII
Thermodynamic parameters for the adsorption of MO dye on h-MoO₃ rod-like microcrystals.

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

Tabela I Modelos cinéticos de adsorção e suas formas lineares.

Modelo	Forma linear	Gráfico	Ref.
Pseudoprimeira-ordem	$\ln (q_{e, \exp} - qt) = {lnq}_{e, cal} - k_{1} . t$	ln(q_e,exp-q_t) vs t	²³23 K. Lu, T. Wang, L. Zhai, W. Wu, S. Dong, S. Gao, L. Mao, J. Colloid Interf. Sci. 539 (2019) 553.
Pseudossegunda-ordem	$\frac{t}{q_{t}} = \frac{1}{k_{2} \cdot {q_{e, cal}}^{2}} + \frac{1}{q_{e, cal}} . t; h = k_{2} {q_{e, cal}}^{2}$	t/q_t vs t	²⁴24 R. Ni, Y. Wang , X. Wei, J. Chen , P. Xu, W. Xu, J. Meng, Y. Zhou, Anal. Chim. Acta 1054 (2019) 47.
Elovich	$q_{t} = \frac{1}{β} . \ln (α \cdot β) + \frac{1}{β} . \ln t$	q_t vs lnt	²⁵25 M. Mincea, V. Patrulea, A. Negrulescu, R. Szabo, V. Ostafe, J. Water Resour. Prot. 5 (2013) 446.

Tabela II Modelos isotérmicos de adsorção e suas formas lineares.

Modelo	Forma linear	Gráfico	Ref.
Freundlich	${lnq}_{e} = \ln K_{f} + \frac{1}{n_{f}} {lnC}_{e}$	lnq_e vs lnC_e	²⁶26 H.M.F. Freundlich, Z. Phys. Chem. 57 (1906) 385.
Temkin	$q_{e} = \frac{R \cdot T}{b_{T}} \ln A_{T} + \frac{R \cdot T}{b_{T}} \ln C_{e}$	q_e vs lnC_e	²⁷27 A.O. Dada, A.P. Olalekan, A.M. Olatunya, O. Dada, IOSR J. Appl. Chem. 3 (2012) 38.

Tabela III Valores de parâmetros de rede (a, b, c), volume de célula unitária (V) e χ2 para os microcristais de h-MoO3 e valores do arquivo ICSD 87962.

Identificação	Parâmetro de rede (Å)		V (Å³)	χ ²
Identificação	a = b	c	V (Å³)	χ ²
h-MoO₃	10,5577(1)	3,7133(1)	358,41(2)	3,6
ICSD 87962	10,576(1)	3,728(1)	361,12(12)	-

Tabela IV Valores de posições atômicas (x, y, z), operação de simetria (Op. sim.) e símbolo obtido para o refinamento estrutural usando o método de Rietveld para os microcristais de h-MoO3 sintetizados neste estudo e valores do arquivo ICSD 61163.

Elemento	Símbolo	x	y	z	Op. sim.
h-MoO₃ (sintetizado neste estudo)
Mo1	Mo	0,64563(21)	0,54080(18)	0,25	x,y,z
O1	O.3	0,8002(14)	0,5110(14)	0,25	x,y,z
O2	O.2	0,7426(10)	0,7321(10)	0,25	x,y,z
O3	O.3	0,4061(10)	0,5031(10)	0,25	x,y,z
Mo1	Mo	0,35437(21)	0,45920(18)	0,25	1-x,1-y,-1/2+z
Mo1	Mo	0,35437(21)	0,45920(18)	-0,25	1-x,1-y,1/2+z
Mo1	Mo	0,89517(28)	0,35437(21)	0,75	1-x+y,1-x,z
O1	O.2	0,4890(14)	0,2892(20)	0,25	1-y,x-y,z
O3	O.2	0,5939(10)	0,4969(10)	-0,25	1-x,1-y,-1/2+z
O3	O.2	0,5939(10)	0,4969(10)	0,75	1-x,1-y,1/2+z
N1	N.3	0,0	0,0	0,0	x,y,z
h-MoO₃ (ICSD 62163)
Mo1	Mo	0,6445(4)	0,5418(4)	0,0	x,y,z	0,25	x,y,1/2-z
O1	O.3	0,771(3)	0,489(3)	0,25	x,y,1/2-z
O2	O.2	0,713(3)	0,720(3)	0,25	x,y,1/2-z
O3	O.3	0,415(3)	0,492(3)	0,25	x,y,1/2-z
Mo1	Mo	0,8973(6)	0,3555(4)	0,25	1-x+y,1-x,1/2-z
Mo1	Mo	0,3555(4)	0,4582(4)	-0,25	1-x,1-y,-z
Mo1	Mo	0,3555(4)	0,4582(4)	0,75	1-x,1-y,1-z
O1	O.2	0,511(3)	0,282(4)	0,25	1-y,x-y,1/2-z
O3	O.2	0,585(3)	0,508(3)	-0,25	1-x,1-y,-z
O3	O.2	0,585(3)	0,508(3)	0,75	1-x,1-y,1-z
N1	N.3	0	0	0	x-y,x,-z

Tabela V Parâmetros dos modelos cinéticos para a adsorção de AMe por microcristais de h-MoO3 em forma de bastão.

q_e,exp	Pseudoprimeira ordem			Pseudossegunda ordem				Elovich
q_e,exp	k₁ (min^-1)	q_e,cal (mg.g^-1)	R²	k₂ (g.mg^-1.min^-1)	q_e,cal (mg.g^-1)	h (mg.g^-1.min^-1)	R²	α (mg.g^-1.min^-1)	β (g.mg^-1)	R²
75,25	0,0057	114,2	0,9048	0,0002	79,05	1,250	0,9997	766,5	0,1578	0,9031

Tabela VI Parâmetros dos modelos isotérmicos para a adsorção de corante AMe por microcristais de h-MoO3 em forma de bastão.

Temperatura (K)	Freundlich			Temkin
Temperatura (K)	n_f	K_f (L.g^-1)	R²	A_T (L.mg^-1)	b_T (J.mol^-1)	R²
298	0,4306	0,0367	0,8748	0,0397	4,2026	0,9903
308	0,3980	0,0209	0,8547	0,0427	4,2686	0,9925
318	0,3680	0,0452	0,8580	0,0663	3,5221	0,9861

Tabela VII Parâmetros termodinâmicos para a adsorção de corante AMe por microcristais de h-MoO3 em forma de bastão.

Temperatura (K)	ΔG° (kJ.mol^-1)	ΔH° (kJ.mol^-1)	ΔS° (J.mol^-1.K^-1)
298	-5,277	28,18	112,3
308	-6,400
318	-7,522

[1] * mrita@ufpi.edu.br

Brasil

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Removal of methyl orange in aqueous medium by h-MoO ₃ microcrystals obtained by hydrothermal microwave method

Abstract

Brasil

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Removal of methyl orange in aqueous medium by h-MoO 3 microcrystals obtained by hydrothermal microwave method

Abstract

Removal of methyl orange in aqueous medium by h-MoO ₃ microcrystals obtained by hydrothermal microwave method