بررسی جذب نیکل از محیط آبی توسط کربن پوست پرتقال

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

در این تحقیق، به بررسی جذب سطحی یون نیکل در سیستم ناپیوسته توسط کربن پوست پرتقال، انجام شده است و اثر عوامل مؤثر بر فرآیند جذب سطحی مانند pH  ، زمان تماس، غلظت اولیه نیکل در محلول، مقدار جاذب و دما مورد توجه قرار گرفته است. جزئیات سطح و گروه‌های عاملی موجود در جاذب به ترتیب توسط آنالیزهای SEM و FTIR  انجام شده است. در مطالعه اثر pH، بالاترین درصد جذب نیکل برای کربن پوست پرتقال در 6=pH که معادل 58 میلی‌گرم بر گرم است، اتفاق افتاد. با افزایش زمان تماس بین جاذب و محلول و پس از گذشت 210 دقیقه، درصد جذب به مقدار 57/98 درصد افزایش یافته است. در بررسی اثر غلظت اولیه نیکل در محدوده 20 تا 150 میلی‌گرم بر لیتر، نتایج نشان داد که با افزایش غلظت، درصد جذب از 98 درصد به 96 درصد کاهش یافته و با افزایش مقدار جاذب  از 01/0 تا 1/0 گرم در 25 میلی‌لیتر محلول نیکل، درصد جذب از 90 درصد به 98 درصد افزایش پیدا کرد. بررسی اثر دما نشان داد که با افزایش دما از 25 به 45 درجه سلسیوس، درصد جذب از 99 درصد به 8/97 درصد کاهش یافته است. مشخصات ترمودینامیکی در سه  دمای 25، 35 و 45 درجه سلسیوس انجام شده است. مقدار منفی انرژی آزاد گیبس استاندارد  که معادل 121/3 -کیلوژول بر مول است، نشان داد که فرآیند جذب خودبه‌خودی و فیزیکی است. در بررسی سینتیکی اثر زمان تماس، مشاهده شده که نتایج با مدل سینتیکی شبه درجه دوم با ضریب همبستگی 99 درصد برازش شد. هم‌چنین ، در بررسی اثر غلظت اولیه نیکل در محلول و برازش داده‌های تجربی با هم‌دماهای لانگمویر، فروندلیچ، تمکین، دوبینین رادوشکویچ - و با توجه به مقادیر2R به دست آمده، هم‌دمای فروندلیچ بیش‌ترین سازگاری را با ضریب همبستگی 100 درصد،  داشته است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Emsley J., ''Nature's Building Blocks: An AZ Guide to the Elements''. Oxford University Press Jericho (2011).
[2] Deng Y., Huang S., Dong C., Meng Z., Wang X., Competitive Adsorption Behaviour and Mechanisms of Cadmium, Nickel and Ammonium from Aqueous Solution by Fresh and Ageing Rice Straw Biochars. Bioresour. Technol.  303(1): 1-39 (2020).
[3] یعقوب م.، عیسی ک.د.، علی گ.ف.، "تصفیه آب و پساب". انتشارات منشور سیدی، (1384).
[4] Liu W., Zhang M., Liu X., Jiao J., Zhu H., Zhou Z., Ren Z., Preparation of Surface Ion-Imprinted Materials Based on Modified Chitosan for Highly Selective Recognition and Adsorption of Nickel Ions in Aqueous Solutions. Ind. Eng. Chem. 59(13): 6033-6042 (2020).
[5] Yazidi A., Sellaoui L., Badawi M., Dotto G.L., Bonilla-Petriciolet A., Lamine A.B., Erto A., Ternary Adsorption of Cobalt, Nickel and Methylene Blue on a Modified Chitin: Phenomenological Modeling and Physical Interpretation of the Adsorption Mechanism. Int. J. Biol. Macromol. 158(1): 595-604 (2020).
[6] Zheng Y., Cheng B., Fan J., Yu J., Ho W., Review on Nickel-Based Adsorption Materials for Congo Red. J. Hazard. Mater. 403(1): 1-64 (2020).
[7] Ajmal M., Rao  R., Ahmad  R., Ahmad  J., Adsorption Studies on Citrus Reticulata (Fruit Peel of Orange): Removal and Recovery of Ni (II) from Electroplating Wastewater. J. Hazard. Mater. 79(2): 117-131 (2000).
[8] Habib A., Islam N., Islam A., Alam  A.M., Removal of Copper from Aqueous Solution using Orange Peel, Sawdust and Bagasse. Pakistan Pak. J.Anal. Environ. Chem. 8(1): 1-6 (2007).
[9] Gupta V., Nayak A., Cadmium Removal and Recovery from Aqueous Solutions by Novel Adsorbents Prepared from Orange Peel and Fe2O3 Nanoparticles. Chem. Eng. J. 180(1): 81-90 (2012).
[10] Liang S., Effective Removal of Heavy Metals from Aqueous Solutions by Orange Peel Xanthate. Trans. Nonferrous Met. Soc. 20(1): 187-191 (2010).
[11] Guiza S., Biosorption of Heavy Metal from Aqueous Solution using Cellulosic Waste Orange Peel. Ecol. Eng. 99(1): 134-140 (2017).
[12] Chen Y., Wang  H., Zhao W., Huang  S., Four different kinds of peels as adsorbents for the Removal of Cd (II) from Aqueous Solution: Kinetics, Isotherm and Mechanism. J. Taiwan. Inst. Chem. Eng. 88: 146-151 (2018).
[13] Villabona-Ortiza Á., Tejada-Tova C., González-Delgado A.D.,  Herrera-Barros A.H., Silvera-Charris R., Removal of Cr (VI) Ions from Aqueous Solution using Orange Peel Residual Biomass: Thermodynamic and Sorption–Desorption Study. Desalination Water Treat. 203(1): 309-314 (2020).
[14] Mousavi S.V., Bozorgian A., Mokhtari N., Gabris M.A., Nodeh H., Ibrahim W., A Novel Cyanopropylsilane-Functionalized Titanium Oxide Magnetic Nanoparticle for the Adsorption of Nickel and Lead Ions from Industrial Wastewater: Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Studies. Microchem. J. 145(1): 914-920 (2019).
[15] He J., Shang H., Zhang  X., Sun  X., Synthesis and Application of Ion Imprinting Polymer Coated Magnetic Multi-Walled Carbon Nanotubes for Selective Adsorption of Nickel Ion. Appl. Surf. Sci. 428(1): 110-117 (2018).
[16] Al-atabe M.J.A., Hussein A.A., Adsorption of Nickel Ions from Aqueaus Solution Using Natural Clay. NJES. 21(2): 223-229 (2018).
[17] Çelebi H., Gök G., Gök O., Adsorption Capability of Brewed tea Waste in Waters Containing Toxic Lead (II), Cadmium (II), Nickel (II), and Zinc (II) Heavy Metal Ions. Sci. Rep. 10(1): 1-12 (2020).
[18] حسین ق.گ.، علی ق.گ.، و پریسا آ.، بررسی جذب فنل از محلول های آبی با استفاده از کربن هسته انار، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 36(4): 145-159 (1399).
[19] معصومی ح.، ردایی س.، قنادزاده گیلانی ح.، بررسی کارایی زئولیت کلینوپتیلولیت طبیعی در حذف منیزیم از محلول‌های آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران ، 40(4): 55-73 (1400).
[20] Nicomel N.R., Otero-Gonzalez L., Folens K., Mees B.,  Hennebel T., Laing G.D., Selective and Enhanced Nickel Adsorption from Sulfate-and Calcium-Rich Solutions Using Chitosan. Sep. Purif. Technol. 276(1): 1-10 (2021).
[21] Li J., Wei C., Gui Y., Yunxia Z., Quing Y., Effect of Chemical Treatment on Morphology, Structure and Properties of Peanut Shells. Asian J. Chem. 27(2): 477-481 (2015).
[22] Maddodi S.A., Alalwan H., Alminshid A., N.Abbas M., Isotherm and Computational Fluid Dynamics Analysis of Nickel Ion Adsorption from Aqueous Solution Using Activated Carbon. S. Afr. J. Chem. Eng. 32(1): 5-12 (2020).
[23] Kumari S., Khan A., Chowdhury A., Bhakta A., Mekhalif Z., Hussain S., Efficient and Highly Selective Adsorption of Cationic Dyes and Removal of Ciprofloxacin Antibiotic by Surface Modified Nickel Sulfide Nanomaterials: Kinetics, Isotherm and Adsorption Mechanism. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 586(1): 1-41 (2020).
[24] Amin M.T., Alazba A.A., Shafiq M., Comparative Removal of Lead and Nickel Ions onto Nanofibrous Sheet of Activated Polyacrylonitrile in Batch Adsorption and Application of Conventional Kinetic and Isotherm Models. Membranes. 11(1): 1-16 (2021).
[25] معصومی ح.، قنادزاده گیلانی ح.، اثر نمک ­های فسفات در استخراج مالیک اسید به وسیله­ ی سامانه ­ی دو فازی آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 39(4): 167-175 (1400).
[26] معصومی ح.، جنگجوی شالدهی ط.، قنادزاده گیلانی ح.، بررسی عامل‌های مؤثر بر سامانه دو فازی دارای پلی اتیلن گلیکول4000 گرم بر مول و نمک‌های فسفات در استخراج مالیک اسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 39(4): 177-184 (1400).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار