A SYNTHESIS OF CHITOSAN-SUPPORTED NILE TILAPIA FISH SCALE-BASED HYDROXYAPATITE COMPOSITES FOR MALACHITE GREEN ADSORPTION STUDIES ON KINETICS, ISOTHERMS, AND THERMODYNAMICS

Abstract

This research focuses on the synthesis of a novel composite material consisting of chitosan and hydroxyapatite (FHAP/CTS), extracted from tilapia fish scales using an ultrasonic-assisted technique. The composite was modified for enhanced performance in the adsorption of malachite green dye. The adsorption efficiency was evaluated using UV-Visible spectrophotometry at a wavelength of 618 nm. The physical and chemical properties of the FHAP/CTS adsorbent were characterized using various techniques, including Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), X-ray Diffraction (XRD), X-ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM), and Thermogravimetric Analysis (TGA). Isotherm modeling was employed to investigate the sorption process of malachite green. The results revealed that the adsorbent could be used to remove malachite green in aqueous media, with a maximum adsorption capacity of 285.7 mg/g. A pseudo-second-order model was then fitted to the kinetic data. The R² value of 0.9851 obtained indicated that the adsorption behavior was consistent with the Langmuir model. Analysis of the computed thermodynamic parameters revealed that the adsorption of the dye was a spontaneous and exothermic process. The utilization of fishery industry waste for the development of environmentally friendly adsorbent materials represents a sustainable waste management approach. This not only helps mitigate environmental impact but also fosters positive relationships between industries and surrounding communities.

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการสังเคราะห์วัสดุคอมโพสิตชนิดใหม่ที่ประกอบด้วยไคโตซานและสารสกัดไฮดรอกซีอะพาไทต์ (FHAP/CTS) จากเกล็ดปลานิลด้วยเทคนิคอัลตราโซนิค (Ultrasonic-assisted extraction) เพื่อประยุกต์ใช้ในกระบวนการดูดซับมาลาไคน์กรีน ตรวจวัดประสิทธิภาพการดูดซับด้วยเทคนิคยูวี-วิสิเบิล สเปกโทรโฟโตมิทรีที่ความยาวคลื่น 618 นาโนเมตร ทำการวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของวัสดุดูดซับ FHAP/CTS ด้วยเทคนิคต่าง ๆ ได้แก่ Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), X-ray Diffraction (XRD), X-ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM) และ Thermogravimetric Analysis (TGA) ในการศึกษาไอโซเทอร์ม (Isotherm modeling) ของกระบวนการดูดซับพบว่า FHAP/CTS มีความสามารถในการดูดซับมาลาไคน์กรีนในน้ำ โดยมีประสิทธิภาพในการดูดซับสูงสุด (qmax) เท่ากับ 285.7 มิลลิกรัมต่อกรัม ผลการวิเคราะห์จลนศาสตร์ของกระบวนการดูดซับ พบว่าสอดคล้องกับแบบจำลองปฏิกิริยาลำดับที่สองเทียม (Pseudo-second-order model) โดยมีค่า R² เท่ากับ 0.9851 แสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมการดูดซับสอดคล้องกับแบบจำลองของ Langmuir อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ การวิเคราะห์ปัจจัยทางอุณหพลศาสตร์ยังแสดงให้เห็นว่ากระบวนการดูดซับดังกล่าว เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นได้เอง (Spontaneous) และเป็นปฏิกิริยาแบบคายความร้อน (Exothermic) การใช้วัสดุเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมสัตว์น้ำมาเพิ่มมุลค่าในรูปแบบของวัสดุดูดซับที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ถือเป็นแนวทางการจัดการของเสียอย่างยั่งยืน ซึ่งไม่เพียงช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่ยังสร้างความสัมพันธ์ที่ดีระหว่างอุตสาหกรรมและชุมชนโดยรอบอีกด้วย