بررسی مدل های سینتیکی و هم دمایی حذف کادمیم از محلول‌های آبی با کامپوزیت زئولیتی ـ آهنی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی

چکیده

فلزهای سنگین موجود در پساب کارخانه ‌های گوناگون به عنوان یک آلودگی مهم و تهدید جدی برای سلامت موجودات زنده شناخته شده اند. تا به امروز روش‌های متنوعی برای حذف این آلودگی‌ ها از پساب‌ ها به کار گرفته شده است. در این پژوهش، جذب فلز سنگین کادمیم توسط کامپوزیت زئولیت و خاکستر بادی آهنی از محلول آبی کادمیم مورد بررسی قرار گرفت.زئولیت از منطقه سمنان و خاکستر بادی آهنی از کارخانه فولاد مبارکه تهیه شد.به منظور شناسایی نمونه، آنالیزهای  SEM ,XRD ,XRF و FT-IR انجام شد. آزمایش ‌های اولیه به منظور مشخص شدن مقدار بهینه جاذب انجام شد که سرانجام، 5/0 گرم کامپوزیت با ترکیب %40 خاکستر آهن و %60 زئولیت برای انجام آزمایش ‌های بعدی انتخاب شد. بهترین شرایط جذب کادمیم در غلظت ppm 800، 5/5 =pH و زمان 40 دقیقه به دست آمد. در این شرایط  mg/g4/73  از کادمیم موجود در محلول حذف شد. در مطالعه‌های سینتیکی جذب کادمیم، بهترین همبستگی با مدل شبه مرتبه دوم دیده شد. از بین تمامی مدل‌های هم‌دمایی به کارگرفته شده، مدل لانگمور با ضریب همبستگی 99/0 بهترین تطابق را با داده‌ ها نشان داد. طبق این مدل بیش ‌ترین ظرقیت جذب کادمیم توسط کامپوزیت mg/g12/78 به دست آمد. انرژی جذب با مقدار  kJ9/12، توسط مدل دوبینین ـ رادوشکویچ محاسبه شد که نشانگر جذب شیمیایی کادمیم توسط جاذب بود.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]Reddy K., Xie T., Dastgheibi S., Removal of Heavy Metals from Urban Stormwater Runoff Using Different Filter Materials, Journal of Environmental Management, 92: 407-418 (2011).

[2] Sadeghalvad B., Armaghan M., Azadmehr A., Using Iranian Bentonite (Birjand Area) to Remove Cadmium from Aqueous Solutions, Mine Water Environment, 33:79–88 (2014).

[3] Fu F.,Wang Q., Removal of Heavy Metal Ions from Wastewaters: A Review, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2 : 282–292 (2014) .

[4] Cataldo S., Cavallaro G., Gianguzza A., Lazzara G., Pettignano A., Piazzese D., Villaescusa I., Kinetic and Equilibrium Study for Cadmium and Copper Removal from Aqueous Solutions by Sorption onto Mixed Alginate/Pectin Gel Beads, Journal of Environment and Chemical Engineering, 1: 1252–1260 (2013).

[5] Singha D., Gautama R., Kumara R., Shuklaa B.,  Shankarb V., Krishnaa V., Citric Acid Coated Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Characterization and Application in Removal of Cd(II) Ions from Aqueous Solution, Journal of Water Process Engineering 4: 233–241 (2014).

[6] Mathialagan T., Viraraghavan T., Adsorption of Cadmium from Aqueous Solutions by Perlite, Journal of Hazardous Material B, 94: 291–303 (2002).

[7] Quintelas C., Pereira R., Kaplan E.,Tavares T., Removal of Ni(II) from Aqueous Solutions by an Arthrobacter Viscosus Biofilm Supported on Zeolite: From Laboratory to Pilot Scale, Bioresource Technology 142: 368–374 (2013).

[8] Haq Nawaz B., Rubina Kh., Muhammad A, H., Biosorption of Pb(II) and Co(II) on Red Rose Waste Biomass, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 30(4): 81-87 (2011).

[9] Soco E., Kalembkiewicz J., Adsorption of Nickel (II) and Copper (II) Ions from Aqueous Solution by Coal Fly Ash, Journal of Environmental Chemical Engineering, 1: 581–588 (2013).

[10]Yang Sh., Wua Y., Aierken A., Zhang M., Fang P., Fan Y., Ming Z., Mono/Competitive Adsorption of Arsenic(III) and Nickel(II) Using Modified Green Tea Waste, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,000: 1–9(2015).

[11] Wang J., Zhang P., Yang L., Huang T., Adsorption Characteristics of Construction Waste for Heavy Metals from Urban Stormwater Runoff, Chiniese Journal of Chemical Engineering, 314:      -      (2015)

[12]  طهمورسی، مجید ؛ صرافی، امیر ؛ ایرج منصوری، عبدالرضا؛ جذب یون های مس، روی و نیکل توسط بنتونیت کلسیمی ، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)32 :7 تا 16 (1392(

[13] Karthik R., Meenakshi S., Removal of Pb(II) and Cd(II) Ions from Aqueous Solution Using Polyaniline Grafted Chitosan, Chemical Engineering Journal, 263: 168–177 (2015).

[14] Rad L., Momeni A., Ghazani B., Irani M., Mahmoudi M., Noghreh B., Removal of Ni2+ and Cd2+ Ions from Aqueous Solutions Using Electrospun PVA/Zeolite Nanofibrous Adsorbent, Chemical Engineering Journal, 256: 119-127 (2014).

[15] Zhang G., Qu R.J., Sun C.M.,  Ji C.N., Chen H., Wang C.H., Niu Y.H., Adsorption for Metal Ions of Chitosan Coated Cotton Fber, Journal of Applied Polymer Science, 110: 2321-2327 (2008).

[16] Tang Y., Liang S., Wang J.,Yu S., Wang Y., Amino-Functionalized Core-Shell Magnetic Mesoporous Composite Microspheres for Pb(II) and Cd(II) Removal, Journal of Environmental Sciences, 25(4): 830–837 ( 2013).

[17] Wang S., Peng Y., Natural Zeolites as Effective Adsorbents in Water and Wastewater Treatment, Chemical Engineering Journal,156 : 11–24 (2010).

[18] E.Soco E., Kalembkiewicz J.,Adsorption of Nickel(II) and Copper(II) Ions from Aqueous Solution by Coal Fly Ash, Journal of Environmental Chemical Engineering, 1: 581–588 (2013).

[19] علیزاده، رضا؛ عابدینی، سودابه؛ نبی بیدهندی، غلامرضا؛ حذف سرب از پساب صنایع باتری­سازی با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی آهن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)30 : 71 تا 77 (1390(

[20] Foo K., Hameed B., Insights into the Modeling of Adsorption Isotherm Systems, Chemical Engineering Journal, 156: 2–10 (2010).

[21] Lasheen M. R., Ammar N. S., Ibrahim H. S., Adsorption/Desorption of Cd(II), Cu(II) and Pb(II) Using Chemically Modified Orange Peel: Equilibrium and Kinetic Studies, Solid State Sciences, 14: 202-210 (2012).

[22] Zaghouane-Boudiaf H., Boutahala M., Kinetic Analysis of 2,4,5-Trichlorophenol Adsorption onto Acid-Activated Montmorillonite from Aqueous Solution, International Journal of Mineral Processing, 100: 72–78 (2011).

[23] Huang R., Wang B.,Yang B., Zheng D., Zhang Z., Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Studies of Adsorption of Cd(II) from Aqueous Solution onto HACC–Bentonite, Desalination, 280:297–304 (2011)

[24] Duan J., Su B., Removal Characteristics of Cd(II) from Acidic Aqueous Solution by Modified Steel-Making Slag, Chemical Engineering Journal ,246: 160–167 (2014).