حذف یون نیکل از محلولهای آبی با استفاده از زئولیت طبیعی همراه با مطالعه

نویسندگان

1 1 دانشگاه جامع علمی کاربردی ، تهران، ایران

2 2 دانشکده شیمی، دانشگاه پیام نور، واحد بهارستان، تهران، ایران

3 3 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، تهران، ایران

4 4 دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

چکیده

هدف این مطالعه بررسی حذف یون نیکل از محلولهای آبی با استفاده از زئولیت طبیعی می باشد. در بررسی فرایند حذف یون نیکل به روش ناپیوسته، پارامترهای تاثیر گذار مانندpH اولیه محلول، مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه محلول و دما مورد ارزیابی قرار گرفت. داده های آزمایشگاهی با مدل ایزوترم فرندلیچ و لانگمویر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و مشاهده شد نتایج با ایزوترم لانگمویر نسبت به ایزوترم فرندلیش همخوانی بهتر خواهد داشت. براساس مدل لانگمویر ظرفیت جذب ماکزیمم جاذب برای یون نیکل 18.09 (میلی گرم بر گرم) می باشد. مدل شبه مرتبه دوم و شبه مرتبه اول برای بررسی های سنتیکی فرایند مورد استغاده قرار گرفت. نتایج مطالعات سنیتیکی نیز بیانگر تناسب بیشتر مدل شبه مرتبه دوم نسبت به مدل شبه مرتبه اول در فرایند جذب یون نیکل می باشد. در نتیجه بررسی های پارامترهای ترمودینامیکی (ΔG°, ΔH°, ΔS°)  در بازه دمایی 20 تا 50 درجه سانتیگراد مشاهده گردید که جذب یون نیکل فرایندی خودبخودی و گرماگیر می باشد. نتایج حاصل از مطالعات نشان داد که زئولیت طبیعی با قابلیت های بالای خود می تواند به عنوان جاذبی موثر در حذف فلزات سنگین از محلولهای آبی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Removal of nickel ions from aqueous solutions using natural zeolite; kinetic, equilibrium and thermodynamic studies

چکیده [English]

The aim of the present study is to investigate the removal of nickel ions from aqueous solutions using natural zeolite. Batch experimental studies were conducted to evaluate by changing relevant parameters such as initial pH of solution, dosage of adsorbent, contact time, initial nickel ion concentration and temperature. The experimental isotherm data are analyzed using Langmuir and Freundlich equations. The Langmuir model fits the equilibrium data better than the Freundlich model. According to the Langmuir equation, the maximum uptake for nickel ions is 18.09 (mg/g). Pseudo-first-order and pseudo-second-order models are used to represent the kinetics of the process. The results indicate that the pseudo-second-order model is the one that best describes the kinetics of the adsorption of metal ions. The calculated thermodynamic parameters (ΔG°, ΔH°, and ΔS°) show that the adsorption process is feasible, spontaneous and endothermic at 20-50°C. Based on the experimental results, it can be concluded that natural zeolite has the potential of application as an efficient adsorbent for the removal of heavy metals from aqueous solutions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • Batch method
  • Nickel ion
  • Isotherm
  • Kinetic
  • natural Zeolite
[1] S.H .Lin, R.S. Juang, J. Hazard. Mater. B, 92 (2002) 315.

[2] R.P. Beliles, The lesser metals, in: F.W. Oehme (Ed.), Toxicity of Heavy Metals in the Environment. Marcel Dekker, New York (1978).

[3] N. Akhtar, J. Iqbal, M. Iqbal, J. Hazard. Mater. B, 108 (2004) 85.

[4] U. Farooq, J.A. Kozinski, M.A. Khan, M. Athar, Bioresour. Technol, 101 (2010) 5043.

[5] T.A. Kurniawan, G.Y.S. Chan, W.H. Lo, S. Babel, Sci. Total Environ, 366 (2006) 409.

[6] S. Malamis, E. Katsou, J. Hazard. Mater, 252 (2013) 428.

[7] S. Wang, Y. Peng, Chem. Eng. J, 156 (2010) 11.

[8] L. Roshanfekr Rad, A. Momeni, B. Farshi Ghazani, M. Irani, M. Mahmoudi, B. Noghreh, Chem. Eng, J.256 (2014) 119.

[9] V. Coman, B. Robotin, P. Ilea, Resour Conserv and Recy, 73 (2013) 229.

[10] M. Torab-Mostaedi, H. Ghassabzadeh, M. Ghannadi-Maragheh, S.J. Ahmadi, H. Taheri, Braz. J. Chem. Eng. 27 (2010) 299.

[11] S.C. Oruh, O.N. Ergun, Environ. Prog. Sustain. Energy. 28 (2009) 162.

[12] A. Ahmadi, Sh. Heidarzadeh, A. Mokhtari, E. Darezereshki, H. Asadi Harounia, J. Geochem. Explor. 147 (2014) 151.

[13] A. Çelekli, H. Bozkurt,. Desalination. 275 (2011) 141.

[14] V.C. Srivastava, I.D. Mall, I.M. Mishra, Chem. Eng. Process. 48 (2009) 370.

[15] S. Demim, N. Drouiche, A. Aouabed, T. Benayad, M. Couderchet, S. Semsari, J. Ind. Eng. Chem. 20 (2014) 512.

 

[16] J.W. Patterson, Industrial Wastewater Treatment Technology Butterworth Publishers, Stoneham (1985).

[17] M. Amini, H. Younesi, N. Bahramifar. Colloids Surf. A. 337 (2009) 67.

[18] S. Hao, Y. Zhong, F. Pepe, W. Zhu, Chem. Eng. J. 189 (2012) 160.

[19] MASD. Barros, E.A. Silva, P.A. Arroyo, CRG. Tavares, R.M. Schneider, M. Suszek, , E.F, Sousa-Aguiar, Chem. Eng. Sci. 59 (2004) 5959.

[20] A. Khosravi, M. Esmhosseini, S.  Khezri, M. Habibimehr, Journal of Applied chemistry. 20 (2011) 61.

[21] D. Leppert, Min. Eng, 42 (1990) 604.

[22] C. Haidouti, Sci. Total Environ. 208 (1997) 105.

[23] M.I. Panayotowa, Waste Manage, 23 (2003) 135.

[24] E. Erdem, N. Karapinar, R.  Donat, J. Colloid Interface. Sci, 280 (2004) 309.

[25] H. Merrikhpour, M. Jalali, Clean Techn. Environ. Policy. 15 (2013) 303.

[26] S. Wang, Y. Peng, Chem. Eng. J, 156 (2010) 11.

[27] M. Akgül, A. Karabakan, O. Acar, Y. Yürüm, Micropor. Mesopor. Mater, 94 (2006) 99.

[28] A. Kaya, A.H. Ören, J. Hazard. Mater. 125 (2005) 183.

[29] E. Malkoc, J. Hazard. Mater, 137 (2006) 899.

[30] A. Khosravi, M. Esmhosseini, S. Khezri, Res Chem Intermed. 40 (2014) 2905.

[31] A. Khosravi, M. Esmhosseini, J.  Jalili, S. Khezri, J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem, 74 (2012) 383.

[32] D. Belark, F. kord mostafapour, A. joghataei, Journal of Applied chemistry. 38 (2016) 123.

[33] H. Huo, H. Su, T.  Tan, Chem. Eng. J. 150 (2009) 139.

[34] I. Langmuir, J. Am. Chem. Soc. 40 (1918) 1361.

[35] H.M.F. Freundlich, Z. für Phys. Chem. 57 (1906) 385.

[36] S. Lagergren, K Sven Vetenskapsakad Handl, 24 (1989) 1.

[37] M.J. Zamzow, J.E. Murphy, Sep. Sci. Technol, 27 (1992) 1969.

[38] S.K. Ouki, M. Kavannagh, Waste Manag. Res. 15 (1997) 383.

[39] E. Álvarez-Ayuso, A. García-Sánchez, X. Querol, Water Res. 37 (2003) 4855.

[40] O. Oter, H. Akcay, Water Environ. Res. 79 (2007) 329.

[41] M. Sprynskyy, B. Buszewski, A.P. Terzyk, J. Namiesnik, J. Colloid Interface Sci, 304 (2006) 21.

[42] E. Álvarez-Ayuso, A. García-Sánchez, Clays Clay Miner. 51 (2003) 475.

[43] M. Torab-Mostaedi, H. Ghassabzadeh, M.  Ghannadi, S.J. Ahmadi, H. Taheri, Braz. J. Chem. Eng. 27 (2010) 299.

[44] O. Abollino, A. Giacomino, M. Malandrino, E. Mentasti, Appl. Clay Sci. 38 (2008) 227.

[45] A. Kapoor, T. Viraraghavan, D. Roy, D.R. Cullimore, Bioresour. Technol. 70 (1999) 95.

[46] M. Mohammadi, A. Ghaemi, M. Torab-Mostaedi, M. Asadollahzadeh, A. Hemmati, Desalin. Water Treat, 53 (2015) 149.

[47] N. Chaouch, M.R. Ouahrani, S. Chaouch, N. Gherraf, Desalin. Water Treat, 51 (2013) 2087

[48] Y. S. Ho, G. McKay, Process Biochem, 34 (1889) 451.