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废水除铬离子使用激活伊拉克膨润土

艾哈迈德·a·穆萨·阿里Ridha, Ibtihal Najem Abdullha
材料工程系技术、工程技术学院、中等技术大学,巴格达,伊拉克的巴格达
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文摘

在这项工作中,低成本和丰富的伊拉克改性膨润土用于去除重金属Cr + 3离子废水通过吸附到原和活化膨润土。生的膨润土的改性是由热激活(选项卡),酸活化(艺术展)和总酸和热激活(艺术展/选项卡)。吸附过程是由红外光谱特征和选择。结果表明,酸和热活化膨润土(艺术展/选项卡)的最佳测量面积的109.85 m²/ g相比,所有其他类型的活化膨润土。批三价铬离子的吸附的最佳条件和最大吸附效率是99.83%天然膨润土在100毫克;99.84%在75毫克(选项卡);99.80%(艺术展)50毫克和99.83%在25 mg(艺术展/选项卡)。最大的吸附效率发生在pH值6。平衡数据所描述的朗谬尔和弗伦德里希等温线方程表明,朗缪尔等温线给更好的选择比弗伦德里希吸附等温线实验数据

关键字
吸附、重金属去除,去除铬、痈纳米管

介绍
重金属废水是全球最严重的环境问题之一。重金属不降解生物环境中,可以积累生活组织特别是在人体引起严重的生理疾病[1 - 2]。
铬是一种重金属,在几个不同的形式存在,如铬(III)和铬(VI)。Cr的主要来源是冶金、电镀、制革厂、挖掘和涂料行业[3 - 4]。各种技术已经适应去除重金属废水。这些技术包括降水、电化学治疗溶剂萃取、离子交换和吸附。吸附已被证明是一个成本有效,广泛使用和简单的技术。[5]
碳纳米管是碳的同素异形体,圆柱状或管状结构[6]。碳纳米管可以单壁碳纳米管(碳),双层墙(DWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)。碳纳米管具有小说性质应用于许多应用程序如:电子、光学、水处理等领域的材料科学[7]。
碳纳米管有很大的比表面积和小,中空,分层结构[8]。碳纳米管已经被证明是有效的吸着剂去除金属离子及其配合物由于其巨大的比表面积以及广泛的表面官能团的存在[9]。
碳纳米管被发现有很大的潜力成为一个好的吸附剂的吸附水溶液中铬(III)。吸附参数,如热合,接触时间、搅拌速度、pH值,研究了Cr 3 + [10]。雷竞技网页版结果表明,Cr 3 +的去除主要归因于的亲和力Cr 3 +碳纳米管的物理和化学性质。Rao等。[11]研究了二价金属离子的去除(Cd2 +, Cu2 + Ni2 + Pb2 + Zn2 +)使用功能化碳纳米管原料从水溶液和表面吸附氧化碳纳米管(碳纳米管)。吸附机制出现主要由于化学金属离子之间的相互作用和表面官能团的碳纳米管。利用碳纳米管治疗水和废水含有二价金属离子是获得更多的关注作为一个简单而有效的污染控制的手段。在伊拉克;废水排放到河流如果不治疗会导致水污染。现在的工作的目的是探讨三价铬化学改性碳纳米管上的吸附特性。

材料和方法

被吸附物
盐硝酸铬铬(三)3.9 h2o作为铬金属离子。分析纯硝酸铬盐(纯度99%,分子量400.15克/摩尔公司托管,中国)。1000 mg / L三价铬离子的标准储备溶液制备硝酸铬溶解7.692克的盐(Cr(3号)3.9水,99%的纯度,托管,中国)到(1000毫升)的去离子水,使用电磁搅拌器搅拌。

碳纳米管
热合用于这项工作从廉价购买美国管Inc .。热合是由由等离子体CVD方法和纯化‹ƒ99%的纯度和十三至十八直径纳米长度为1 - 12μm。

功能化的热合
0.5 g的热合沉浸在500毫升的集中(硝酸:硫酸)的混合物在室温下(1:3(体积比)和高功率超声波ultrasonicated路径(频率60 KHz,功率140 W) 30分钟,解决方案是15倍稀释和真空过滤系统过滤用滤纸0.2μm孔隙大小。热合时洗了很多次过滤使用去离子水直到pH值达到7。碳管在空气中干燥24小时,然后在真空干燥箱干燥在100 oc 2小时。碳纳米管是利用红外光谱特征(12 - 13)。

批吸附系统

吸附剂的影响体重
确定的最佳重量热合作为吸附剂,不同的权重(5、15、25、50、75100、125150)毫克的热合和50毫升的三价铬,铬离子解决方案大约3小时的解决方案就动摇了以固定速度旋转瓶140 rpm,温度25度。摇晃后在真空过滤系统过滤解决方案。三价铬离子浓度的其余的滤液通过原子吸收分光光度计测定。所有实验都是在溶液的pH值7和100 mg / L三价铬离子的初始浓度的解决方案。所需的pH值调整使用1 M盐酸和氢氧化钠。

pH值的影响
获得最优的三价铬溶液的pH值pH值吸附到热合,三价铬溶液的pH值不同(2、4、6、8、10)是使用三价铬金属离子的50毫升溶液的初始浓度100 mg / L。每个样本的pH值调整了1 m的浓盐酸酸和1 m氢氧化钠酸度计。三价铬的金属离子解决方案不同的pH值添加到包含最佳的重量的瓶子的重量热合。瓶子被动摇的旋转瓶3小时在140 rpm和25摄氏度。然后,热合的解决方案是用滤纸过滤真空。滤液中的三价铬离子浓度的剩余使用原子吸收分光光度计测定。三价铬金属离子解决方案的最佳pH值对三价铬金属的去除水溶液被选中

平衡等温线
使用最佳的质量平衡等温线实验进行了碳管和三价铬金属离子的最佳pH值的解决方案从水溶液三价铬金属的去除。三价铬离子的50毫升溶液具有不同初始浓度(20、40、60、80100和120 mg / L)添加在瓶含有热合的最佳吸附剂用量和最佳pH值的解决方案。的解决方案就动摇了以固定速度140 rpm在旋转瓶使用水浴在不同的温度下的25岁,35和45度为3小时。瓶浴提供温度指示控制器控制温度所需的值。后摇的解决方案是使用真空过滤过滤。滤液中的三价铬离子浓度的剩余使用原子吸收分光光度计测定。
吸附能力,量化宽松政策(我。e吸附剂的质量溶质吸附/质量)当时策划与解决方案的平衡浓度,Ce获得平衡等温线曲线。金属离子的吸附在吸附剂表面在特定时间估计从质量平衡方程[14]:
图像
问在哪里被吸附物的数量(毫克/克),V是被吸附物的总量(L)的解决方案。公司和Ce初始平衡浓度平衡的吸附物的解决方案(毫克/升)分别.W adsorbant重量(g)。
图像

结果与讨论

红外光谱
傅里叶变换红外分光光度计,红外光谱,光谱氧化热合如图1所示。有四个主要的山峰,位于3410.15,2370,1701.22和1566.2厘米−1。峰在3410.15厘米−1可以分配给地从羧基组(C O =−哦和C−哦)。高峰在2364厘米−1可以关联到O−H从强氢键−羧基[7]。可以看出,1701.22厘米−1中的峰值与- c = O羧基的伸展。峰值1566.2厘米−1与羧酸盐阴离子拉伸模型[21]。的含氧官能团改性碳纳米管表面生成,提供各种吸附网站,增加吸附能力[22]。功能化过程酸性氧化碳表面不仅可以提供更多的亲水表面,还更多的oxygencontaining函数组,增加碳材料的离子交换能力。特定区域的热合的赌法被发现63.17 (m2 / g)。热合高表面积。
图像

吸附剂热合的重量对吸附过程的影响
不同的权重(5、15、25、50、75100、125150)毫克的热合被用来研究热合重量吸附效率的影响为三价铬在pH值的7。图2显示了三价铬离子的去除比例增加而增加碳管的重量。这是由于吸附更活跃的网站的可用性和高表面积,直到达到平衡。这是在良好的协议与[23]的工作。官能团使三价铬在热合的吸附更适合较小的重量。最大的吸附效率(99.99%)发生在小重量,25毫克的热合。
图像

铬溶液的pH值在碳管对吸附的影响过程
碳管的吸附效率在pH值为三价铬离子的去除增加4 - 6,如图3所示。吸附效率增加逐渐增加博士观察到的最小吸附在pH值2值可能是由于更高的氢离子浓度和迁移率(H +)出现在低pH值青睐三价铬金属氢离子的选择性吸附离子。此外,碳管表面主要是由H +在低pH值,防止金属离子接近绑定网站[24]。增加酸度从2到6三价铬吸附将增加由于金属离子物种变得不那么稳定的解决方案。在高pH值(即。,pH 6-10) , the adsorption efficiency decreased, which may have been due to the precipitation of chromium in the form of hydroxide. The maximum adsorption efficiency (99.91 %) occurred at the pH 6 which is in agreement with the work of Kosa, et al., [24].
图像

等温线的热合
功能化热合在最佳条件下的数据(表面积63.17平方米/ g, pH值6日25毫克)被使用在不同的公司(20、40、60、80、100120 mg / L)构建实验模型和朗缪尔和弗伦德里希等温线在25摄氏度。这些数据被用于在图4.20和表4.4。基于相关系数R2(表4.4)可以得出的结论是,朗缪尔模型更好适合比弗伦德里希吸附等温线实验数据。
不同温度的影响(25岁,35岁,45 oC)对Cr + 3离子的吸附等温式热合调查。表1的结果表明,Langmiur吸附等温式给最合适的吸附等温式温度(25岁,35岁,45 oC)。朗缪尔常量的值b, qm和相关系数R2增加与温度由于表面的负电荷增加因此,更高的吸附发生在更高的温度。这是在协议[25]的工作。

方法图像

碳管的热力学参数
图5显示了lnb的情节与碳管(1 / T)。表2显示了自由能的变化吸附(ΔG°),焓(ΔH°)和熵(ΔS°)。的负面价值观ΔG°表明,过程是自发的。的积极价值ΔH°表示的吸热过程,这意味着有一个强大的三价铬离子热合和之间的相互作用和吸附温度随. .的积极价值ΔS°表明三价铬离子热合和之间的亲和力和结构性变化热合Chen等人报道[26];泰克和Imamoglu [27]。
图像

结论
功能化热合是一种有效的吸附剂,可以成功地用于从废水三价铬离子的去除。碳管的最大吸附效率是99.98%在25毫克,pH值6。的平衡等温线(MCNTs)表明,朗缪尔吸附等温线符合实验数据比弗伦德里希。的负面价值观ΔG°表明,过程是自发的。的积极价值ΔH°表明反应是吸热的。的积极价值ΔS°表示的随机特征在碳管为三价铬离子的吸附。

引用
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