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重金属的Bio-adsorption利用芒果皮(Mangifera籼稻)生产水和玉米(玉米)Bioadsorbents穗轴

本杰明Opia*

工业安全与环保技术、石油培训机构,Effurun,三角州,尼日利亚

*通讯作者:
本杰明Opia
工业安全与环保技术
石油培训机构、Effurun、三角州,尼日利亚
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收到的日期:28/09/2018;接受日期:15/10/2018;发布日期:18/10/2018

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文摘

这项研究工作是确定重金属的bioadsorption利用芒果皮(Mangifera籼稻)生产水和玉米(玉米)作为bioadsorbents。bioadsorbents被归类到生物质和生物炭,以确定碘值(小孢子),亚甲蓝(比表面积),%有机物(点火损失),灰分,水分含量、pH值、TDS和TSS。等温分析表明,实验数据是最好的朗缪尔模型。接触时间雷竞技网页版、吸附容量和去除效率是决定通过吸附分析和消化。吸光度和浓度都记录下来。数据使用朗缪尔等温线和卡方检验。据透露,玉米棒和芒果皮的生物炭是可行的材料对重金属的去除产生水,玉米棒具有最高的吸附容量和去除效率分别为20.8%和97.3%。他们的吸附率在重金属去除和减少石油资源的部门内(DPR)监管标准和规范。生物质是穷人bioadsorbents会溶解金属营养回产生水的解决方案。据透露,最高的吸附率发生在短接触时间低于30分钟了。雷竞技网页版 Also, increasing pH results yields increasing rate of adsorption. The biochar of the bioadsorbents can be applied to larger scale industrial waste water replete with heavy metals.

关键字

Bioadsorption、重金属、玉米棒、芒果皮,亚甲蓝,碘值

介绍

各种治疗方法用于去除工业废水中的重金属包括化学混凝膜过滤、电透析、反渗透、离子交换,等等。但这些方法都是昂贵的操作,维护和污泥处理方面有一定的局限性。安全的需要和经济方法去除重金属离子的污染开发了兴趣与低成本吸附剂对吸附过程。

表征Bio-adsorbents

bioadsorbents被归类到生物质和生物炭对重金属的去除的有效评价废水利用农业废弃物作为bioadsorbents [1]虽然bioadsorption分析。玉米棒和芒果皮的特征确定使用参数如:碘值(小孢子),亚甲蓝(比表面积),%有机物(点火损失),灰分、水分含量、表观密度、粒度分布、pH值、TDS和TSS。

序列分析方法

1。样品收集

2。原子吸收分光光度法

3所示。表征生物质和生物炭(活性炭)芒果去皮和玉米棒消化。

4所示。吸附分析(接触时间,量化宽松和%)雷竞技网页版

5。朗缪尔等温线:亚甲蓝数量(面积)和碘值(小孢子体积/孔隙度)

6。卡方分布

材料和方法

吸附剂来源/样本集合

Bioadsorbent芒果(Mangifera籼)当地Effurun皮收集市场而玉米(玉米)从零售玉米穗轴收集供应商的看法我在Uvwie三叉路低速齿轮分别。

生物质Bioadsorbent样品制备(未修改)

1。芒果(Mangifera籼稻)皮:芒果果实从市场上收集。芒果皮分开食用和种子。芒果皮晒干的3 - 7天左右。这是使用手动磨床磨成细颗粒。已筛获得120 mm - 240 mm(微米网)细粉尘。细尘粒在炉干110°C的温度为30分钟。样品被保存在塑料存储袋。

2。玉米(玉米)领导人:玉米芯是收集当地市场。玉米芯是分开的玉米皮/船体和耳朵/种子。芒果皮晒干的从大约2 - 4天。用锤子玉米棒被压碎。这是磨成细粒子使用手动磨床。已筛获得100 mm - 120 mm(微米网)细粉尘。细尘粒在炉干110°C的温度为30分钟。样品被保存在存储袋。

激活生物质活性炭

处理过的非转基因生物的芒果皮和玉米棒受到炉在400°C 30分钟。监控的马弗炉被允许冷却通过在马弗炉温度指示器。各自的样本删除并放置在一个干燥机24小时,以防止其从大气中吸收水分。

被吸附物的来源/样本集合

被吸附物(水)产生收集从浮式生产储存和卸载(FSPO)船前海雀位于Aje油气田位于石油区块OML 113海外尼日利亚。Aje字段是女兵在尼日利亚西部盆地,24公里(15英里)的沿海和水深450米。

被吸附物的消化分析(生产水)

酸消化包括利用氧化酸和外部热源分解示例矩阵。的选择酸或酸的组合取决于分解矩阵的性质。我们使用高氯酸(HClO4)+硝酸(HNO31:5的比例)。使用高氯酸解散/解决方案融入所有的粒子,有机物/化合物存在于被吸附物(水)产生。

过程

100毫升的水产生三角试样容器被剧烈摇晃不安。3毫升的1:5比例高氯酸:硝酸生产添加到100毫升水烧杯和加热本生灯干燥或20毫升容量的20%。20毫升样品被转移到容量瓶通过滤纸和漏斗。洗瓶是用来冲洗烧杯,倒回滤纸。滤纸也冲洗并允许过滤到容量瓶中。明显的解决方案是用蒸馏水稀释到100毫升为原子吸收光谱法分析马克和保存。

吸附分析

玻璃柱内圆直径为2.2厘米是装有5 g棉绒,坚定地在一个垂直的位置的援助夹一端固定铁架(图1)。大气压力有助于推动通过有机材料样本。Bioadsorption实验是通过测量100毫升水样,涌入一个锥形瓶250毫升。10 g的预处理的细粒bioadsorbent被添加到废水。吸附的速率进行了分析与变量接触时间分别为30至60分钟。雷竞技网页版棉花的高度(熔块)类列10立方厘米和水龙头处理样本的时间大约5到9分钟。

ecology-and-environmental-sciences-sketch

图1:素描图的试验装置2]。

吸附能力量化宽松毫克/ g和去除效率问得到根据方程1和2。

量化宽松政策= (Co- ce)V / W…………………………(1)

(% RE)或者Q = (Co- ce/ C)×100%o………(2)

V是溶液的体积,

W是吸附剂的量

Co和Ce是解决方案的初始浓度和吸附后mg / l。

结果与讨论

碘值

碘值是活性炭孔隙度的相对指标。高碘值表明更高的微孔性的样本(3](表1)。芒果皮的碘值生物质不能确定有机组织由于其放电干扰期间(IAN)滴定碘吸附号码分析。芒果生物炭的高碘值为0.03225,表明micro-porosity更高(表2)。玉米穗轴生物量和生物炭的碘值分别为0.023和0.0308(表3)

表1。生物质特性(物理和生物质粉的吸附特征从芒果皮和玉米棒)获得。

S / N 参数 芒果皮生物量 玉米穗轴生物量
1 碘值 没有终点 0.023传销/ g)
2 亚甲蓝数量 947年 990年
3 比表面积(103公里2公斤1) 3006.754 3143.28
4 损失点火有机质(%) 98.56% 99.06%
5 表观密度(克/立方厘米) 1.29克/厘米3 1.67克/厘米3
6 灰分含量 2.70% 2.05%
7 水分含量 75.30% 76.40%
8 pH值 6在26°C 4在25°C
9 粒度分布 120 > 230 >细微网 100毫米> 120微网
10 颗粒大小(毫米) 0.125 > 0.063毫米 0.149 > 0.125毫米

表2。生物炭特性(物理和生物炭粉的吸附特征(活性炭)从芒果皮和玉米棒)获得。

S / N 参数 芒果皮生物炭 玉米穗轴生物炭
1 碘值 0.03225传销/ g 0.0308传销/ g
2 亚甲蓝数量 950年 970年
3 比表面积(103公里2公斤1) 3016.279 3079.78
4 pH值 8在28°C 8在28°C

表3。估计使用碘吸附表面积小孢子/孔隙度内容bioadsorbents数量。

S / N 吸着剂 Vb (cm3)(厘米3)(厘米3) Vs (cm3) 女士 伊恩(传销/ g)
1 芒果皮生物量 3所示。4 没有终点 5 0.1米 不确定
2 芒果皮生物炭 3所示。4 0.175 5 0.1米 0.03225
3 玉米穗轴生物量 3所示。4 1.1 5 0.1米 0.023
4 玉米穗轴生物炭 3所示。4 0.32 5 0.1米 0.0308

Bioadsorption分析

吸附分析是基于进行;

我集中。

二世。雷竞技网页版接触时间

三世。吸附容量

四、去除效率

接触时间对重金属离子雷竞技网页版的去除

接触时间对吸附容量的影响和重雷竞技网页版金属的去除效率在这个研究工作表明,吸附能力更有效的在更短的时间比从0 30分钟30 - 60分钟,下面的图表(图)所示。去除重金属的吸附能力的往往相反,溶解处理过的水解决方案主要为非转基因生物质能更长的持续时间从30 - 60分钟4]。吸附容量增加溶液的pH值增加。

除锌、锌:玉米的生物炭和芒果的减少锌的浓度产生水但玉米和芒果的生物量增加的锌含量产生水溶解圆润的锌营养进入生产水的吸附锌的内容删除了水。有一个连续的锌含量增加的生物量玉米棒和芒果皮从30分钟到60分钟(图2)

ecology-and-environmental-sciences-zinc

图2:图的锌浓度与时间。

除铁、铁:产生的铁含量是减少水的生物炭玉米棒和芒果从0分钟到30分钟,但略又开始增加30 - 60分钟。芒果皮的生物量、铁增加从0分钟到30分钟,大量从30分钟- 60分钟的指示相反的吸附能力,这表明芒果皮是溶解铁(Fe)营养产生水(图3)。这就解释了文献综述,指出,使用未经处理的农业废料吸附剂也可以获取大量的问题,如吸附能力差是由于放电的可溶性有机中包含的化合物植物材料(5]。

ecology-and-environmental-sciences-concentration

图3:图的铁浓度与时间。

此外,玉米生物量减少铁(Fe)只有轻微的从0 minutes-30分钟,高于最初的铁浓度增加。

铜、铜去除:玉米棒的生物量与生物炭的芒果皮和玉米棒移除所有铜内容产生的水从0到30分钟和30分钟- 60分钟。因此,展示高水平的吸附容量和去除效率。芒果生物量减少所有产生的含铜量水从0 30分钟,30 - 60分钟的反应逆转回来。因此,显示可怜的吸附容量和去除效率从30 - 60分钟溶解的铜营养与原吸附铜回解决方案。因此,表明芒果生物质具有极高的铜含量(铜)内容在其营养成分。它还表明,芒果生物质只能有效缩短接触时间低于30分钟雷竞技网页版(图4)

ecology-and-environmental-sciences-against

图4:图的铜浓度与时间。

铬,铬去除:没有显著影响去除铬的生物量和生物炭的芒果皮和玉米棒。各自的吸附能力和去除效率是零(图5)

ecology-and-environmental-sciences-chromium

图5:图的铬浓度与时间。

镍、镍删除:有全部切除的镍(镍)产生水的生物量和生物炭芒果皮和玉米棒。他们的吸附能力和去除效率分别为0.05毫克/克和83.333%(图6)

ecology-and-environmental-sciences-nickel

图6:图的镍浓度与时间。

铅、镉(Cd)和水星(Hg)删除:没有可观察到的吸附能力和铅(Pb)的去除效率,镉(Cd)和水银(汞),因为他们的阅读是如此渺小和微不足道的记录初始浓度产生的未经处理的水ppm显示读数,如< 0.001 mg / l和0.0 mg / l。因此,表明设备的读数是由于在ppm的最低检出限。可能会有读数中ppb(十亿分之几)(图7 - 9)

ecology-and-environmental-sciences-lead

图7:图的铅浓度与时间。

ecology-and-environmental-sciences-cadmium

图8:图的镉浓度与时间。

ecology-and-environmental-sciences-mercury

图9:图的汞浓度与时间。

雷竞技网页版接触时间浓度(表4)

表4。重金属的吸附能力值浓度(毫克/克)与bioadsorbents(生物量和活性炭)和吸附物(水)生产。

/不。 样品 浓度
Cr Pd Cd Hg
1 被吸附物(水)产生 0.013 2.1588 0.038 0.011 0.006 < 0.001 < 0.001 < 0.001
Bioadsorbents
2 芒果皮生物质(30分钟) 0.266 3.4893 < 0.001 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
3 芒果皮生物质(1小时) 0.8372 7.8097 0.0404 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
4 芒果皮生物炭(30分钟) < 0.001 0.1845 < 0.001 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
5 芒果皮生物炭(1小时) < 0.001 0.485 < 0.001 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
6 玉米穗轴生物质(30分钟) 0.0647 1.8155 < 0.001 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
7 玉米穗轴生物质(1小时) 0.3395 2.2303 < 0.001 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
8 玉米穗轴生物炭(30分钟) < 0.001 0.0701 < 0.001 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
9 玉米穗轴生物炭(1小时) < 0.001 0.2418 < 0.001 0.011 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001

亚甲蓝数量

亚甲蓝号码是活性炭的介孔的测量内容和朗缪尔方程是用来计算特定区域的吸着剂3,6]。鲍勃玉米生物量和生物炭的亚甲蓝高数量的990年和970年与特定的表面面积3143.280 (103公里2公斤1(10)和3079.7803公里2公斤1分别)。尽管芒果生物炭亚甲蓝的比表面积为3016.279 (10 9503公里2公斤1),最少的是芒果生物量与亚甲蓝的947 3006.754(三公里的比表面积2公斤1)。

朗缪尔等温线方程(表5)

表5所示。参数值的亚甲蓝的吸附等温线上从bioadsorbents活性炭和生物量。

S / N Bioadsorbents 朗缪尔等温线方程 R2 吸附能力量化宽松(毫克/克)
1 芒果皮生物量 y = 0.0013×0.0522 R2= 0.9919 947年
2 芒果皮生物炭 y = 0.0011×0.0582 R2= 0.9392 950年
3 玉米穗轴生物量 y = 0.0013×0.0116 R2= 0.9994 990年
4 玉米穗轴生物炭 ×y = 0.0003 + 0.0458 R2= 0.8137 970年

吸附容量

活性炭(生物炭)样本bioadsorbent更有效的去除重金属离子的吸附物(水)产生比非转基因生物样本。玉米棒生物炭和芒果皮生物炭在30分钟和60分钟几乎相同的吸附能力阅读除了铁(Fe)玉米穗轴生物炭对30分钟和60分钟,分别为20.89毫克/克和19.17毫克/克,而芒果生物炭对30分钟和60分钟19.74毫克/克和16.74毫克/克分别显示玉米棒生物炭(活性炭)吸附能力最高。生物炭的玉米棒和芒果皮切除更多的重金属离子与水平比各自的生物量(从生产水2]。

去除效率

铜的去除效率几乎所有bioadsorbent样本是非常高的,除了芒果皮生物质在60分钟非常贫穷是因为其逆转吸附反应和溶解倾向自己的铜(铜)养分吸附物。因此,增加后的铜浓度应该对待被吸附物通过添加了自己的铜营养成分的最初吸附铜的吸附物失去了回解决方案通过松散的结合和接触时间延迟。雷竞技网页版从而增加治疗的铜浓度吸附物甚至比吸附物的初始浓度(水)生产。一般来说,活化的碳(生物炭)芒果去皮和玉米棒在30分钟和60分钟最高去除效率比他们的生物样本玉米棒有较高的去除效率分别为96.75%和88.80%,30分钟和60分钟的芒果皮铁(Fe)分别为91.45%和77.53%的浓度。芒果皮和玉米棒的生物炭相同的去除效率锌(锌)在相同的时间间隔分别为30分钟和60分钟。所有bioadsorbent样本具有相同的去除效率83.33%镍(镍)和零铬(Cr)的去除效率。铅的去除效率(Pb)、镉(Cd)和水星(Mg)不能确定由于其浓度很低或没有不能检测到设备的最低检测范围内(2]。

特定的表面区域(表6)

表6所示。测量的吸附能力量化宽松毫克/ g和去除效率问(% re)和特定的表面区域的pyrolized吸附剂由亚甲蓝吸附(smb)。解决方案之前吸附Co的浓度= 1000 mg / L,马= 0.01 g, V = 0.01 L。

/不。 Bioadsorbents 吸光度Ce / Qe (g / l)平衡 公元吸附后溶液的浓度(毫克/升) Co-Ce(毫克/升) 吸附能力量化宽松(毫克/克) 去除效率%再保险 特定的表面区域SMB (103公里2公斤1)
1 芒果皮生物量 -0.05 53毫克/升 947毫克/升 947年 94.7 3006.754
2 芒果皮生物炭 -0.052 50毫克/升 950毫克/升 950年 95年 3016.279
3 玉米穗轴生物量 -0.01 10毫克/升 990毫克/升 990年 99年 3143.28
4 玉米穗轴生物炭 0.045 30毫克/升 970毫克/升 970年 97年 3079.78

pH值对重金属离子的去除

解决方案的pH值对重金属的吸收产生重大影响,因为它决定了吸附剂的表面电荷,电离度和被吸附物的物种形成。由于更低pH值降低吸附H+离子与金属离子的竞争吸附,而高pH值增加吸附金属离子,因为小H+会与金属离子竞争吸附的网站。pH值的吸附剂是吸附过程的一个重要因素。吸附容量随溶液pH值增加。这是由于观察到变化的吸附能力bioadsorbents随着pH值(2]。

芒果皮和玉米棒的pH值激活碳(生物炭)8分别为28°C。而芒果皮的生物量在pH6 26°C和玉米芯pH值4分别为25°C。很明显,金属离子之间有效地吸附的pH值范围4 - 8人,用芒果皮的最大吸附金属离子和玉米鲍勃生物炭在pH值8,分别。根据我的结果是发现重金属去除的生物炭吸附剂显著增加溶液的pH值增加从4 - 8。

在生物炭pH值属性

花了玉米棒生物炭的pH值和芒果皮生物炭分别为7和8。他们都是中性/碱性分别和酸性。生物炭是用来修改土壤产生高水平肥力。生物炭是一种古老的土壤改良技术,木炭是挖到土壤,它吸收水分和养分,提高土壤肥力。其高度多孔结构可以像缓释水的海绵和有用的土壤养分(6]。

在非转基因生物pH值的属性

玉米穗轴和芒果皮的花非转基因生物的pH值6和4分别因此酸性。

对待Bioadsorbates(水)产生的pH值

产生的处理水通过玉米棒生物炭的pH值7因此中立。治疗产生水通过芒果皮生物炭的pH值8因此碱性。治疗产生水通过玉米棒生物量的pH值6,因此微酸性。水通过芒果皮生物质产生的治疗的pH值5,因此酸性。

卡方

使用卡方测试比较结果确定是否存在显著差异的去除重金属的水产生8吸附样品之间的bioadsorbents芒果(治疗Mangifera籼皮和玉米玉米)玉米穗轴[7- - - - - -13]。在测试假说是观察到X2计算了在较低的临界区是一个拒绝零假设(Ho)和替代假说(Ha)的验收。因此,得出的结论是,在重金属的去除有显著差异(14- - - - - -178]从生产水处理样品(吸附物)芒果(Mangifera籼稻)的bioadsorbents皮和玉米(玉米)领导人在5%水平的意义(图10)

ecology-and-environmental-sciences-distribution

图10:卡方分布。

决策规则拒绝

何如果X2< X20.025或者X2Z >20.0975,56 = 78.6

结论

自从X2计算落在较低的临界区,我们将拒绝零假设(Ho)和接受替代(Ha)。测试假说表明Chi-square-calculated (5.96) < X20.025,56 = 37.2,它位于较低的临界区。因此得出结论,有显著差异产生的重金属的去除水8样本(生物质和生物炭的芒果皮和玉米棒分别为30分钟和60分钟)在5%水平的意义。

数据比较DPR烧伤科产生水管理标准(表7)

表7所示。比较bioadsorption邮报分析数据和石油资源的物理、化学和生物学特性产生的烧伤科水监管标准。

参数 单位 DPR限制 生产水 玉米穗轴Biomassat 30分钟 玉米穗轴生物炭在30分钟 芒果皮生物质在30分钟 芒果皮生物炭在30分钟
pH值 - - - - - - 6.5 - -8.5 7.84 6 7 5 8
TDS 毫克/升 5000年 25502.4 53.64 6.96 44.92 10.86
TSS 毫克/升 50 3.04 3所示。5 0.72 3所示。7 0.68
Cr 毫克/升 0.5 0.011 0.011 0.011 0.011 0.011
Cd 毫克/升 - - - - - - < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
毫克/升 - - - - - - 0.038 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
毫克/升 0.006 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
Pb 毫克/升 - - - - - - < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
毫克/升 5 0.013 0.0647 < 0.001 0.266 < 0.001
Hg 毫克/升 - - - - - - < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001
毫克/升 - - - - - - 2.1588 1.8155 0.0701 3.4893 0.1845

生产水的物理化学性质确定定量和bioadsorbents特征与碘值等参数,亚甲蓝号码,比表面积(103公里2公斤1),在点火损失有机质(%),表观密度(g / cm3)、灰分、水分含量、pH值、粒度分布和颗粒大小(毫米)。的浓度、接触时间、吸附能力,去除效率和pH值的bioa雷竞技网页版dsorption Cr, Cd,铜、镍、铅、锌、铁、汞的生产水测定吸附分析使用芒果(Mangifera籼稻)皮和玉米(玉米)玉米穗轴bioadsorbents概述了重金属的去除。的活性炭(生物炭)bioadsorbents有较高比例去除效率和吸附金属离子的能力比他们的非转基因生物bioadsorbents。去除金属离子的博士的接触时间对吸附率的影响金属离子浓度和比例去除效率在不同的时间间隔(0,30、60分钟)透露,吸附/去除重金属离子的快速和雷竞技网页版最佳实现在30分钟或更短的时间间隔较小。这项研究表明,生物炭(活性炭)芒果去皮和玉米棒(农业副产品/废物)是可行的材料对重金属的去除产生水,因此可以应用于大规模的工业废料水充满重金属。

相对,玉米棒的生物炭(活性炭)有较高的吸附容量和重金属的去除效率比芒果皮的生物炭生产水。朗缪尔等温线表明,实验数据是最好的朗缪尔模型。最后,测试假说表明,卡方-计算(5.96)< X20.025,56 = 37.2,下降较低的临界区显示显著差异产生的重金属的去除水中5%水平的意义。

的利益冲突

分析的方法来确定数量的亚甲蓝bioadsorbents using10mL 10毫克染料浓度高的L125毫克L1,50毫克L1L 100毫克1、500和1000毫克L1使用UV / Vis分光光度计波长645 nm (18不能确定。它不能给一条直线图。图是分散因此,不服从啤酒》法律。啤酒》原则只适用在低浓度。我们必须引入稀释100倍稀释样品的紫外光谱分析。

建议

吸附的接雷竞技网页版触时间应该在短时间间隔进行分析。Bioadsorbents应该修改为7和8的pH值更高比例增加吸附能力和去除效率。非转基因生物在使用前应该修改通过酸化和中和。pH值的增加导致吸附容量增加和去除效率。有发酵几天之后使用生物质吸附物的分析。如果排入水体,这可以增加COD、BOD和TOC的水体,可以导致减少在水中溶解氧(做)的内容,可以使水生生物的威胁。已经花了活性炭(生物炭)可用于土壤修改和完善农业用途,因为生物炭是一种古老的土壤改良技术。

引用

全球技术峰会