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因素和动力学参与吸附的铜水和废水Pongamia Pinnata

m . Mamatha1,H.B.Aravinda2,E.T.Puttaiah3,S.Manjappa4
化学工程系助理教授,Bapuji工程技术研究所Davangere,卡纳塔克邦,印度1
教授,土木工程系,Bapuji工程技术研究所Davangere,卡纳塔克邦,印度2
副校长,大学的古巴,古巴,卡纳塔克邦,印度3
教授,化学系,Bapuji工程技术研究所Davangere,卡纳塔克邦,印度4
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文摘

在水中存在铜用于各种活动影响生物以自己的方式取决于它的浓度。考虑高剂量铜浓度的影响在人类和动物,重要的是要把这个金属离子从之前工业废水排放到环境流。在这方面Pongamia pinnata树皮被证明是一个有效的和有前途的吸附剂。去除铜离子从水和工业废水pH值取决于金属离子浓度、吸附剂浓度、接触时间和搅拌。雷竞技网页版朗缪尔吸附平衡数据进行了测试,弗伦德里希和Tempkin方程。吸附等温线的研究表明,朗缪尔模型更适合目前的情况。吸附动力学数据建模使用准一,pseudo-second秩序,Elovich和粒子内扩散模型。吸附是最适合的数据二阶模型。因此,这个吸附剂有潜力用于工业排放的铜离子废水。

关键字
吸附铜离子,Pongamia pinnata树皮、吸附等温线、动力学模型

介绍
工业部门的增长在过去的几十年里已经导致许多环境相关问题。广泛使用的金属、化工、天然和人工材料在制造业与无效的处理废水导致了一代的不同等级的有毒重金属如铅、铜、锌、铁、镍、砷、钴、汞、镉、铬等,到环境中。[1 - 5]全球研究去除重金属废水在排入前允许的极限环境中不断进步。电镀、绘画、冶金、采矿、纺织、市政焚烧和化学制造业产生有毒重金属的各种水平。[6、7]严厉的规则已经由不同国家安全这些废水的排放标准。(8、9)
铜离子和其他重金属离子进入水和土壤不同废水的来源,因此污染水流和土壤。许多农作物和水生植物吸收重金属和积累。当人类消费食品和水和铜浓度超过允许极限问题如恶心、胃肠障碍,呕吐、肝脏或肾脏损害等可能造成的。(10、11)全球研究人员已经开发出许多方法如化学沉淀、氧化或还原、离子交换、过滤、膜分离、电化学处理、反渗透、蒸发复苏,凝固等,去除重金属的工业废水在排放之前水产流。(12 - 16)常规治疗产生毒性化学污泥和反过来处理或治疗变得昂贵,不环保。
吸附被认为是一个有效的和经济技术相比其他人去除重金属的废水。各种材料如聚合物,[17]报纸纸浆,[18]氨基淀粉、[19]罗望子果壳,农业废料[20],[21]炮弹扁豆,小麦、大米、木薯皮[22],[23]Eichhornia凤眼莲,[24]橙皮,[25]unye粘土,[26]玫瑰废弃物生物质,[27]胶原单宁树脂,[28]甘蔗渣,[29]大麦秸秆,[30]稻草,[31]栗壳,葡萄籽活性炭,[32]松树,[33]花生壳,[34]墨,[35]杆菌Sp。[36]多糖为基础材料,[37]绢云母,[38]印度叫,[39]植物生物量,[40]用于过程。活性炭广泛应用于许多行业作为一个有效的去除重金属吸附剂。活性炭的成本高,因此在某些行业过程是不经济的。[41]通常行业追求低成本污水处理方法,因此可能会选择低成本吸附剂。在现在的环境下,大量的低成本吸附剂准备从不同来源的重金属去除的方法。尽管研究报告显示了低成本吸附剂的品种,全世界所有可用吸附剂并不容易。因此,考虑到材料的可用性在特定区域,吸附剂可适当选择满足该地区的需求。
Pongamia pinnata树被广泛种植在亚洲和世界其他地区。这棵树有应用程序的所有部分在医药和其他领域包括最重要的一个生产生物燃料从Pongamia pinnata种子。因此,大量的树木被种植在农场和树皮的可用性。[42]基于光谱数据的解释Pongamia pinnata树皮、八个化合物由Haoyin et al .,[43]目前研究显示使用吸附剂的可行性准备从Pongamia pinnata树皮的去除铜离子从水和工业废水pH值与参数,吸附剂浓度、金属离子的浓度和接触时间。雷竞技网页版

二世。实验
答:吸附剂
Pongamia pinnata树皮俗称Karanja收集研究区,Davangere,卡纳塔克邦,印度。这是晒干的3天。然后树皮在干热灭菌器干800 c和粉碎成粉末225μm粒子大小。这个粉与双重蒸馏水洗几次,去除可溶性,色素,烤箱干8小时600 c和存储在气密容器。
股票的解决方案。
化学分析纯硫酸铜(Nice)所需的数量在双重蒸馏水溶解股票的解决方案做准备。0.1 n盐酸和0.1 n氢氧化钠被用来调整pH值的解决方案。股票的解决方案是双蒸馏水稀释获得各种浓度的解决方案。工业废水(治疗前)收集从一个当地的产业被用于吸附研究
c .批处理模式吸附研究
pH值等参数的影响,金属离子的浓度、吸附剂浓度和接触时间对吸附的铜粉原料Pongamia pinnata树皮被批处理技术研究。雷竞技网页版所有实验都是在室温下进行,避免污水加热的情况下,这个研究将申请的中试规模的产业。批实验在200 rpm的风潮,样品收集在预先确定的时间间隔,通过绘画纸没有过滤。分析了42滤纸和剩余铜紫外可见分光光度计(日本岛津公司)按照标准方法。所有实验进行pH值从2到8,初始浓度的金属离子从10达到mgL-1, 2到10 gL-1吸附剂粒径225μm。接触时间雷竞技网页版根据平衡条件被选中。均衡成立于2小时,没有观察到进一步的吸收。结果被用来获得最大最优条件除铜水和工业废水。所有的实验都是在重复的值和均值进行。的最大偏差为5.0%。重金属的去除百分比计算的解决方案是使用方程,
图像(1)
C0初始浓度的重金属,Ci是终局的重金属的浓度。吸附能力的量化宽松政策(mgg-1)达到平衡后使用方程计算。
图像(2)
V是体积(左)和W的解决方案是使用的吸附物的质量(g)。

三世。结果与讨论
a的特征Pongamia pinnata吸附剂
粉的元素组成Pongamia pinnata树皮显示碳的存在38.98%,氢4.63%,氮硫分别持股2.76%和0.68%。扫描电子显微镜是用来检查表面的树皮。图1显示了扫描电镜照片的树皮和改变表面的粒子。SEM的树皮显示表面物理形态,其复杂的多孔表面纹理和孔隙度。毛孔和内部表面是一种有效的吸附剂的必需品。
b . pH值的影响
为了建立pH值的影响对铜离子吸附氢离子浓度的函数确定和批处理实验进行pH值低于金属水解和降水的发生,决定作为铜离子的pH > 6.5。溶液的pH值决定了吸附剂的表面电荷,电离度和物种形成的吸附物。铜吸附很低pH < 2和pH > 8.0,金属切削时由于降水引起OHA‹‰离子与铜形成复杂。因此所有实验进行pH值范围2 - 8。图2显示的最大百分比去除铜离子吸附剂上观察到的pH值5.8,显著减少了减少土壤的pH值和略高pH值下降。在较高的H +浓度吸附剂表面变得更加吸引带正电的因此减少了金属离子和吸附剂之间。
铜离子初始浓度的影响
铜离子的吸附在吸附剂取决于初始浓度。铜离子的水合半径比较小(8.38),因此可以进入小毛孔表面的吸附剂。铜电消极高(1.9)和标准还原电位(0.341),显示了一个趋势,吸附能力[44]。在低浓度、金属离子很容易吸附在空网站。随着金属离子浓度的增加,空网站填满,没有进一步吸附发生由于吸附剂饱和的网站。图3显示了金属离子浓度对去除铜的百分比。随着金属离子浓度降低,去除百分比增加。
d .的吸附剂的影响
作为吸附剂的量增加对铜离子去除,对吸附空站点的可用数量也增加了。因此吸附的金属离子吸附剂的量的增加显著增加。图4显示了铜离子的吸附剂对吸附的影响。吸附剂的最大数量是10 gl-1使用。
e .接触时间的效果雷竞技网页版
金属离子吸附在吸附剂的空位就接触它。雷竞技网页版一开始,大量的活跃的网站可供吸附铜离子的去除增加。随着时间的流逝被填满,他们的网站在大约2小时达到饱和。金属离子的去除是快速的,但后来随着时间逐渐减少,直到它达到平衡。吸附的机理遵循快速慢吸附紧随其后。图5表明,铜离子的去除百分比是快速吸附在前40分钟,然后几乎保持不变,直到它达到平衡。
f .吸附等温线
了解各种因素对吸附的影响,不同的吸附等温线在文学。金属离子分布的液相和吸附剂之间的平衡的位置在吸附过程中,通常可以表示一个或多个系列的等温线。等温线的形状通常可以预测知道吸附是有利的还是不利的。[45]在目前的研究中,三个等温线以适应实验数据进行测试。朗缪尔吸附等温式是用来描述观察到的吸附铜离子,如以下所示的方程。
图像(3)
,θ是吸附容量的测量(mgg-1)在实验条件下,b是一个常数和吸附的能量有关。图6显示了朗缪尔等温线对铜的吸附。
弗伦德里希模型实证模型用来描述吸附在水系统和解释吸附铜离子吸附剂。弗伦德里希等温线显示由以下方程。
图像(4)
,n是金属离子和吸附剂之间的键能。K键的强度有关。弗伦德里希吸附等温式铜的吸附是如图7所示。
Tempkin吸附等温式也选择评价吸附质和吸附剂的吸附势。分子的吸附热与覆盖层线性减少由于山梨酸酯和吸附剂的交互。Tempkin等温线假定吸附热是线性的下降而不是对数。Tempkin等温线如图所示,下列方程。
图像(5)
在KT Tempkin吸附势(m3g-1)和bT是吸附热(kJmol-1)。进一步的方程为恒定的温度可能会减少
图像(6)
a和b的值取决于KT和bT。Tempkin吸附等温式铜的吸附是如图8所示。
估计模型参数与相关系数(R2)不同的模型如表1所示。R2的值用于选择最佳的吸附等温线模型。
目前研究基于R2值以下订单合适,朗缪尔> Tempkin >弗伦德里希。朗缪尔方程的基本特征可以得到的无量纲参数RL分离。[46]常量的值显示为吸附有利条件。朗谬尔模型是以吸附表面的均匀性,没有交互,涉及统一能量吸附在表面上,没有轮回的平面表面的金属离子。RL给药
图像(7)
b是朗缪尔常数,C0初始浓度。RL显示等温线的形状(RL > 1,不利,RL = 1线性,0 < RL < 1有利RL < 0不可逆的)。目前研究RL的值是0.044,表明吸附是有利的。
g .吸附动力学
铜离子的吸附的动力学在Pongamia pinnata研究基于三种模式即伪第一,伪二阶和Elovich模型。从液体吸附溶质的解决方案、伪一阶模型是使用最广泛的。该模型如下,
图像(8)
量化宽松是金属离子吸附平衡的质量(mgg-1), qt的质量是金属吸附在时间t (mgg-1), K1是一级反应速率常数(最低为1)。一块ln (qe-qt)与t表明一阶动力学模型的应用,如图9所示。
基于平衡吸附容量伪二阶模型所示表单
图像(9)
其中K2是二级反应速率常数(mgg-1min-1)。t / qt的情节对t是一个线性关系适用的二阶动力学模型如图10所示。
吸附Elovich模型表示为
图像(10)
一块qt对ln t应该给一个线性关系的适用性的简单Elovich动力学模型如图11所示。比较上述模型参数表2中报道。
基于线性回归(R2 > 0.99)值,铜离子吸附的动力学Pongamia pinnata Elovich模型可以描述。
h .去除工业废水的铜
从本地拉丝行业工业废水收集并使用绘画纸没有42滤纸过滤。100毫升的废水被5 gL-1粉Pongamia pinnata树皮和激动在200 rpm。pH值的影响在切除比例研究了不同废水的pH值从3 - 7所示。观察到,在pH值5.0去除铜离子的比例。相比合成废水在工业废水去除百分比减少。这是由于其他金属离子的干扰如铁、锌、铅、镍废水的废水也由这些重金属。是有可能其他重金属还争夺空位和吸附在吸附剂上。减少其他金属离子的干扰,在行业,污水必须处理的树皮在不同的行单独的金属离子的来源。

四。结论
目前的研究表明Pongamia pinnata树皮可以作为一个有效的和经济的吸附剂去除铜离子从水和工业废水。近年来的Pongamia pinnata树皮也越来越以低成本。使用这个吸附剂吸附过程可以减少水平的有毒重金属离子工业废水。不需要激活的树皮因此,只有干燥和规模降低成本。铜的去除百分比从合成解决方案更相比,在工业废水有干扰金属离子废水。最优参数与吸附剂剂量10 gl-1 pH值为5.8,接触时间为2 h。雷竞技网页版铜离子的吸附数据删除从合成解决方案是更好的装备比弗朗缪尔模型和Tempkin等温线。吸附动力学遵循Elovich模型。最后提高效率在去除工业废水中重金属,吸附过程可用于线无论个体生成金属离子废水。

承认
作者感谢Bapuji管理工程技术研究所Davangere提供必要的设施进行上述工作。

表乍一看
表的图标 表的图标
表1 表2

数据乍一看
图1 图2 图3 图4 图5
图1 图2 图3 图4 图5


图 图 图 图 图
图6 图7 图8 图9 图10

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