
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,626,564 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,221,841 |
جذب مس و روی از محلولهای آبی بوسیله دیاتومیت: سینتیک و ترمودینامیک | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 4، دوره 26، شماره 5، آذر و دی 1398، صفحه 59-75 اصل مقاله (607.29 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2020.16540.3186 | ||
نویسندگان | ||
مرضیه پیری* 1؛ ابراهیم سپهر2؛ عباس صمدی3؛ خلیل فرهادی1؛ محمد علیزاده خالدآباد1 | ||
1دانشگاه ارومیه | ||
2گروه علوم خاک دانشگاه ارومیه | ||
3استاد گروه علوم خاک دانشگاه ارومیه | ||
چکیده | ||
چکیده سابقه و هدف: فلزات سنگین از طریق تخیله پسابهای صنعتی و فاضلابهای شهری وارد محیط میشوند. فلزات مس و روی در مقادیر کم از عناصر ضروری زندگی بشمار می-روند ولی در غلظتهای زیاد باعث مشکلات زیست محیطی می-شوند. روشهای مختلفی حذف فلزات از منابع آبهای آلوده وجود دارد که یکی از آنها جذب با استفاده از جاذبهای معدنی ارزان قیمت میباشد. مواد و روشها: دیاتومیت به عنوان جاذب مس و روی از معدن بیرجند تهیه شد. در این مطالعه سینتیک و ترمودینامیک جذب مس و روی از محلولهای آبی به وسیله دیاتومیت در سیستم ناپیوسته (Batch) مورد بررسی قرار گرفت. بطوریکه برای مطالعات سینتیک مقدار 1/0 گرم از دیاتومیت در لوله ریخته و 25 میلیلیتر از محلولهای مس و روی با غلظت 100 میلیگرم بر لیتر در محلول زمینه 03/0 مولار نیترات سدیم افزوده شده و در زمانهای مختلف (0، 10، 20، 40، 60 ثانیه، 2، 5، 10، 20، 40، 60 دقیقه و 2، 4، 6 ساعت) همزده شد و ترمودینامیک جذب فلزات در دماهای (10، 20، 30 و 40 درجه سلسیوس) قرار گرفت. رفتار جذب فلزات سنگین (مس و روی) در زمانهای مختلف توسط مدلهای سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم، ایلوویچ و تابع توانی مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین مدلهای همدمای جذب لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین-رادوشکویچ برای برازش دادههای جذب در دماهای (10، 20، 30 و 40 درجه سلسیوس) بکاربرده شدند. یافته ها: نتایج این پژوهش نشان داد، با افزایش زمان تماس میزان جذب هر دو فلز توسط دیاتومیت افزایش پیدا کرد و زمان لازم برای ایجاد تعادل میان فلز جذب شده روی سطح جامد و کسر باقیمانده در محلول برای فلزات مورد مطالعه مس و روی به ترتیب حدود 40 و 120 دقیقه بدست آمد. همچنین میزان جذب مس بوسیله دیاتومیت بیشتر از روی بدست آمد، بطوریکه در دمای 20 درجه سلسیوس حداکثرجذب مس و روی (qmax) بوسیله دیاتومیت به ترتیب 56 و 27 میلی گرم بر گرم شد. نتایج جذب فلزات در زمانهای مختلف با مدل شبه درجه دوم برازش بهتری نشان داد (99/0=R2). با افزایش دما میزان جذب مس و روی به وسیله دیاتومیت افزایش یافت، مدل لانگمویر برازش بهتری با دادههای جذب در دماهای مختلف دارد (96/0–99/0=R2). پارامترهای ترمودینامیکی شامل تغییرات انرژی آزاد گیبس (G∆)، آنتالپی (H∆) و آنتروپی (S∆) نشان داد که فرایند جذب مس و روی بوسیله دیاتومیت در دمای 10 تا 40 درجه سلسیوس خودبخودی و گرماگیر است. انرژی جذب مدل دوبینین-رادوشکویچ(E) نشان داد جذب مس و روی به وسیله دیاتومیت احتمالا از مکانیسم فیزیکی کنترل میشود ( kJ mol−18 >E). نتیجهگیری: با توجه به حضور فلزات سنگین در آبهای آلوده و اهمیت حذف آنها، استفاده از دیاتومیت به عنوان یکی از جاذبهای ارزان قیمت، ارزان و قابل دسترس میتواند در حذف فلزات سنگین به ویژه مس و روی از منابع آبهای صنعتی آلوده موثر باشد. | ||
کلیدواژهها | ||
جذب؛ سینتیک؛ دیاتومیت؛ مس؛ روی | ||
مراجع | ||
1.Aivalioti, M., Vamvasakis, I., and Gidarakos, E. 2010 BTEX and MTBE adsorption onto raw and thermally modified diatomite. J. Hazard Mater.178: 136-143.
2.Al-Degs, A., Kharasheh, M.A.M., and Tutunji, M.F. 2001. Sorption of lead ions on diatomite and manganes oxides modified diatomite. Water Res. 35: 3724-3728.
3.Allinor, I.J. 2007. Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by fly ash. Fuel. 86: 853-857.
4.Babel, S., and Kurniawan, T.A. 2003. Low-cast adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water. A review. J. Hazard. Mater. 97: 219-243.
5.Benjamin, M.M., Hayes, K.F., and Leckic, J.O. 1982. Removal of toxic metals from power-generation waste streams by adsorption and coprecipiation. Res. J. WPCF. 54: 11. 1472-1481.
6.Bilgin, M., and Tulun, S. 2015. Use of diatomite for the removal of lead ions from water: thermodynamics and kinetics. Biotechnol Biotechnol Equip. 29: 4. 696-704, DOI: 10.1080/13102818.2015.1039059. 7.Caliskan, N., Kul, A.R., Alkan, S., Sougut, E.G., and Alacabey, I. 2011. Adsorption of zinc (II) on diatomite and manganese-oxide-modified diatomite: A kinetic and equilibrium study. J. Hazard. Mate. 193: 27-36.
8.Cay, S., Uyanik, A., and Ozasik, A. 2004. Single and binary component adsorption of copper (II) and cadmium (II) from aqueous solutions using tea-industry waste. J. Sep. Purif. Technol. 38: 273-280.
9.Chapman, H.D. 1965. Cation Exchange Capacity by ammonium saturation. In: C.A. Black (ed.). Methods of Soil Analysis. Agron. Part II, No. 9, Am. Soc. Agron.
10.Chen, C.L., and Wang, X.K. 2006. Adsorption of Ni(II) from aqueous solution using oxidized multiwall carbon nanotubes. Ind. Eng. Chem. 45: 9144-9149.
11.Chiban, M., Zerbet, M., Carja, G., and Sinan, F. 2011. Application of low-cost adsorbents for arsenic removal: A review. J. Environ. Chem. Ecotox. 4: 5. 91-102.
12.Curses, A., and Bayrakceken, S. 1995. Adsorption of CTAB a lignite-aqueous solution interface. Fuel process. 45: 75-84.
13.Dang, V.B., Doan, H.D., Dang-Vu, T., and Lohi, A. 2009. Equilibrium and kinetics of biosorption of cadmium (II) and copper (II) ions by wheat straw. Bioresour Technol. 1100: 1. 211-219.
14.Dubinin, M. 1960. The potential theory of adsorption of gases and vapors for adsorbents with energetically nonuniform surfaces. Chem Rev. 60: 235-241.
15.Eser, A., Nüket Tirtom, V., Aydemir, T., Becerik, S., and Dinçer, A. 2012. Removal of nickel (II) ions by histidine modified chitosan beads. Chem. Eng. J. 210: 590-96.
16.Flores-Cano, J.V., Layva-Ramos, R., Padilla-Ortega, E., and Mendoza-Barron. 2013. Adsorption of heavy metals on diatomite: Mechanism and effect of operating variables. Adsorpt Sci. Technol. 213: 31. 275-291.
17.Freundlich, H.M.F. 1906 Over the adsorption in solution. J. Phys. Chem. 57: 385-471.
18.Gautam, R.K., Mudhoo, A., Lofrano,G., and Chattopadhyaya, M.C.2014. Biomass-derived biosorbents for metal ions sequestration: Adsorbent modification and activation methods and adsorbent regeneration. J. Environ. Chem. Eng. 2: 1. 239-259. 19.Guru, M., Venedik, D., andMurathan. 2008. Removal of trivalent chromium from water using low-cast natural diatomite. J. Hazard. Mate.160: 2-3. 318-23.
20.Hamdaoui, O., and Naffrechoux, E. 2007. Modeling of adsorption isotherms of phenol and chlorophenols onto granular activated carbon Part I.Two-parameter models and equations allowing determination of thermodynamic parameters. J. Hazard. Mate. 147: 381-394.
21.Ho, Y.S., and McKay. G. 1999. Comparative sorption kinetic studies of dye and aromatic compounds onto fly ash. J. Environ. Sci. Health. 34: 1179-1204.
22.Ho, Y.S., and McKay, G. 2002. Application of kinetic models to the sorption of copper (II) on to peat. Adsorption Science and Technology.20: 797-815.
23.Hossain, M.A., Hao Ngo, H., Guo, W.S., and Nguyen, T.V. 2012. Removal of copper from water by adsorption onto banana peel as bioadsorbent. Inter. J. Geomate. 2: 2. 227-234.
24.Ibrahim, S.S., Ibrahim, H.S., Ammar, N., Abdel Ghafar, H.H., Jamil, T.S., and Farahat, M. 2012. Applicability of Egyptian diatomite for uptake of heavy metals. Desalin water treats. Pp: 1-8.
25.Juang, R.S., and Chen, M.L. 1997. Application of the Elovich equation to the kinetics of metal sorption with solvent-impregnated resins. Ind. Eng. Chem. Res. 36: 813-820.
26.Khashei Siuki, A., Shahidi, A., Taherian, P., and Zeraatkar, Z. 2017. Exploring the possibility of removing chromium(IV) from aqueous solution using zeolite clinoptilolite. J. Water Soil Cons. 24: 4.
27.Khraisheh, M.A.M., Al-degs, Y., and Meminn. 2004. Remediation of wastewater containing heavy metals using raw and modified diatomite. Chem. Engin. 99: 177-184.
28.Larous, S., and Meniai, A.H. 2012. Removal of copper (II) from aqueous solution by agricultural by-products-sawdust. Energy Procedia. 18: 915-923.
29.Li, X.W., Li, X.X., and Wang,G.C. 2007. Surface modification of diatomite using polyaniline. Materials Chemistry and Physics, 102, 140-143. http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2006.11.014.
30.Malik, U.R., Nasany, S.M., and Subhani, M.S. 2005. Sorption potential of sunflower stern for Cr (III) ions from aqueous solution and its kinetic and thermodynamic profile. Talanta.66: 166-173. 31.Malkoc, E., and Nuhoglo, Y. 2005. Investigations of nickel (II) removal from aqueous solutions using tea factory waste. J. Hazard. Mater. 127: 1-3. 120-8.
32.McKay, G., and Porter, J.F. 1997. Equilibrium parameters for the sorption of copper, cadmium and zinc ions onto peat. J. Chem. Technol. Biotechnol. 69: 309-320. 33.Merdy, P., Guillon, E., Dumonceau, J., and Aplincourt, M. 2002. Spectroscopic study of copper (II)- wheat straw cell wall residue surface complexes. Environ Sci Technol. 36: 1728-1733.
34.Mohammadi, H., and Eslami, A. 2007. Quantity and quality of special wastes in Zanjan province. Research report. Zanjan Department of Environment. 1: 51-56. 35.Naiya, T.K., Bhattacharya, A.K., and Das, S.K. 2008. Removal of Cd (II) from aqueous solutions using clarified sludge. J. Coll. Interf. Sci. 325: 48-56.
36.Nenadović, S., Kljajević, Lj., Marković. S., Omerašević, M., Jovanović, U., Andrić, V., and Vukanac, I. 2015. Natural Diatomite (Rudovci, Serbia) as Adsorbent for Removal Cs from Radioactive Waste Liquids. Sci. Sinter. 47: 299-309.
37.Orumwense, F.O. 1996. Removal of lead from water by adsorption on a kaolintic clay. Chem. Tech. Biotechnol. 65: 363-369.
38.Piri, M., and Sepehr, E. 2017.The feasibility of using of diatomite for removal of lead and cadmium from aqueous solutions by batch system. 10.22059/ijswr.2017.224958.667613, Iran. J. Soil Water Res. 49: 125-134. (In Persian) 39.Seifpanahi Shabani, K.S., Doulati Ardejani, F., Badii Ebrahim K., and Olya, M. 2013. Preparation and characterization of novel nano-mineral for the removal of several heavy metals from aqueous solution: Batch and continuous systems. Arab. J. Chem.Pp: 1-20.
40.Selim, A.Q., El-Midany, A.A., and Ibrahim, S.S. 2010. Microscopic evaluation of diatomite for advanced applications: Case study. JOTSE.3: 2174-2181.
41.Sengil, I.A., and Özacar, M. 2009. Competitive biosorption of Pb(II), Cu(II) and Zn(II) ions from aqueous solutions onto valonia tannin resin. J. Hazard. Mater. 166: 2-3. 1488-1494.
42.Senthil Kumar, P., Ramalingam, S., Sathyaselvabala, V., Kirupha, S.D., and Sivanesan, S. 2011. Removal of copper (II) ions from aqueous solution by adsorption using cashew nut shell. Desalination, 266: 1. 63-71.
43.Shawabkeh, R.A., and Tununji, M.F. 2003. Experimental study and modeling of basic dye sorption by diatomaceous clay, Appl. Clay Sci. 24: 111-120.
44.Sheng, G., Wang, S., Hu, J., Lu, Y., Li, J., Dong, Y., and Wang, X. 2009. Adsorption of Pb (II) on diatomite as affected via aqueous solution chemistry and temperature. Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 339: 159-166.
45.Sun, Y.B., Sun, G.H., Xu, Y.M.,Wang, L., Lin, D.S., Liang, X.F., and Shi, X. 2012. Insitu stabilization remediation of cadmium contaminated soils of wastewater irrigation region using sepiolite. J. Environ. Sci. China.24: 10. 1799-1805.
46.Temkin, M.I. 1941. Adsorption equilibrium and the kinetics of processes on non-homogeneous surfaces and in the interaction between adsorbed molecules. Zh. Fiz. Chem. 15: 296-332.
47.Veli, S., and Alyuz, B. 2007. Adsorption of copper and zinc from aqueous solutions by using natural clay. J. Hazard. Mater. 149: 226-233.
48.World Health Organization. Guidelines for Drinking-Water Quality, 4th ed.; WHO: Geneva, Switzerland, 2011; Pp: 155-202.
49.Xiao, B., and Thomas, K.M. 2004. Competitive adsorption of aqueous metal ions on an oxidized nanoporous activated carbon. Langmuir. 20: 11. 4566-4578.
50.Xu, J., Yang, L., Wang, Z., Dong, G., Huang, J., and Wang, Y. 2006. Toxicity of copper on rice growth and accumulation of copper in rice grain in copper contaminated soil. Chemosphere. 62: 602-607.
51.Xu, D., Zhou, X., and Wang, X.K. 2008. Adsorption and desorption of Ni2+ on Na-montmorillonite: effect of pH, ionic strength, fulvic acid, humic acid and addition sequences. Appl. Clay Sci.39: 133-141. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 430 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 650 |