بررسی جذب سطحی فسفریک اسید از محیط آبی توسط سبوس گندم و پوست موز

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

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

چکیده

در این پژوهش، جذب سطحی فسفریک اسید از محیط آبی در سامانه ناپیوسته توسط جاذب­ های گوناگونی مانند پوست گندم و پوست موز ، در دماهای گوناگون (298، 308 و 318 کلوین) مورد بررسی قرار گرفت. از آنالیزهای FT-IR و SEM به ترتیب به منظور تعیین گروه ­های عاملی موجود در ساختار جاذب ­ها و جزئیات سطح جاذب­ ها استفاده شد. در آزمایش­ های جذب، اثر پارامترهای مهم مانند زمان تماس، مقدار جاذب، دما و غلظت اولیه اسید بر کارایی فرایند جذب مورد بررسی قرار گرفت. زمان تعادل برای پوست گندم و پوست موز 50 دقیقه تعیین شد. مقدار بهینه جاذب برای پوست موز و پوست گندم 3 گرم (به‌ازای 50 میلی­ لیتر از محلول) تعیین شد. بررسی اثر دما نشان داد، که با افزایش دما برای هر دو جاذب، درصد جذب فسفریک اسید کاهش یافته است. مدل­ های گوناگون هم دمای جذب، مانند لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین-رادوشکویچ  برای تحلیل داده ­های تعادلی در دماهای گوناگون به­ کار گرفته شد که برای پوست موز هم­ دمای لانگمویر و فروندلیچ و برای پوست گندم، هم ­دمای فروندلیچ بیش­ترین مطابقت با داده­ های تجربی دارا می­ باشد. برای توصیف سینتیک جذب، مدل­ های سینتیکی گوناگون(شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و مدل نفوذ درون­ ذره­ ای) انتخاب شد و مدل شبه مرتبه دوم برای هر دو جاذب بیش­ترین سازگاری را با داده ­های تجربی داشت. پارامترهای ترمودینامیکی مانند تغییرات انرژی آزاد گیبس استاندارد جذب (ΔGͦ ads)، تغییرات آنتالپی استاندارد جذب (ΔHͦ ads) و تغییر آنتروپی استاندارد جذب (ΔSͦ ads) با استفاده از ثابت‌های تعادل در دماهای گوناگون محاسبه شدند. مقدارهای منفیΔGͦ ads  در همه دماها نشان­دهنده خود به ­خودی بودن جذب فسفریک اسید توسط جاذب­ ها می ­باشد و مقدارهای منفی ΔHͦ ads نشان داد که جذب فسفریک اسید روی جاذب­ ها گرمازا است. بیشترین درصد جذب به دست آمده در دمای 298 کلوین معادل 72 درصد به دست آمد. ظرفیت جذب به دست آمده برای پوست موز و پوست گندم به ترتیب 20 و 11 میلی‌گرم بر گرم تعیین شد. که در نتیجه، پوست موز جاذب بهینه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Slip T., Prevention F., "NIOSH Bibliography of Communication and Research Products 2010", (2011).
[2] قنادزاده گیلانی ح، جنگجوی شالدهی ط، معصومی ح، بررسی پارامترهای موثر بر استخراج آسکوربیک اسید به کمک نمک‌های سولفات و پلی اتیلن گلیکول در سامانه‌های دوفازی آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)39: 163 تا 170 (1399).
[3] قنادزاده گیلانی ح، جنگجوی شالدهی ط، بررسی پارامترهای موثر بر استخراج اسید والریک به کمک سامانه‌های دوفازی آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)39: 155 تا 162 (1399).
[4] قنادزاده گیلانی ح، معصومی ح، جنگجوی شالدهی ط، بررسی عامل‌های مؤثر بر سامانه دو فازی دارای پلی اتیلن گلیکول 4000 گرم بر مول و نمک‌های فسفات در استخراج اسید مالیک، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)39: 177 تا 185 (1399).
[5] معصومی ح، قنادزاده گیلانی ح، اثر نمک‌های فسفات در استخراج اسید مالیک توسط سامانه دو فازی آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)39: 167 تا 175 (1399).
[6] ابراهیم خانی م.ج، قنادزاده گیلانی ح، استفاده از شبکه عصبی ANFIS و MLP در پیش‌بینی استخراج ترکیب‌های آروماتیکی از ترکیب‌های آلیفاتیکی توسط مایع‌های یونی، (3)39: 141 تا 154 (1399).
[7] Zumdahl S.S., DeCoste D.J., "Chemical Principles", 6th ed, Houghton Mifflin Company (2009).
[8] Sowmya A., Meenakshi S., Effective Removal of Nitrate and Phosphate Anions from Aqueous Solutions Using Functionalised Chitosan Beads. Desalination and Water Treatment, 52(13-15): 2583-259 (2014).
[9] Pavan F.A., Francisco M.S.P, Landers R., Gushikem Y., Adsorption of Phosphoric Acid on Niobium Oxide Coated Cellulose Fiber: Preparation, Characterization and Ion Exchange Property, Journal of the Brazilian Chemical Society, 16(4): 815-820 (2005).
[10] Karimaian K.A., Amrane A., Kazemian  H., Panahi R., Zarrabi M., Retention of Phosphorous Ions on Natural and Engineered Waste Pumice: Characterization, Equilibrium, Competing Ions, Regeneration, Kinetic, Equilibrium and Thermodynamic Study, Applied Surface Science, 284: 419-431 (2013).
[11] Vu H.H.T., Khan M. D., Chilakala R., Lai T. Q., Thenepalli T., Ahn J. W., Utilization of Lime Mud Waste from Paper Mills for Efficient Phosphorus Removal, Sustainability, 11(6): 1524 (2019).
[12] Moharami S., Jalali M., Removal of Phosphorus from Aqueous Solution by Iranian Natural Adsorbents, Chemical Engineering Journal, 223: 328-339 (2013).
[13] Rouessac F., Rouessac A., "Chemical Analysis: Modern Instrumentation Methods and Techniques", John Wiley & Sons, (2013).
[14] Yang, Z., Wu G., Li Q., Ai H., Yao X., Ji H., Removal of Various Pollutants from Wastewaters Using an Efficient and Degradable Hypercrosslinked Polymer, Separation Science and Technology, 56(5): 860-869 (2019).
[15] Khan T.A., Chaudhry S.A., Ali I., Equilibrium Uptake, Isotherm and Kinetic Studies of Cd (II) Adsorption Onto Iron Oxide Activated Red Mud from Aqueous Solution, Journal of Molecular Liquids, 202: 165-175, 2015.
[16] Amarasinghe B., Williams R.A., Tea Waste as a Low Cost Adsorbent for the Removal of Cu and Pb from Wastewater, Chemical Engineering Journal, 132(1-3): 299-309 (2007).
[17] Miraboutalebi S.M., Nikouzad S. K., Peydayesh M., Allahgholi N., Vafajoo L., McKay G., Methylene Blue Adsorption via Maize Silk Powder: Kinetic, Equilibrium, Thermodynamic Studies and Residual Error Analysis, Process Safety and Environmental Protection, 106: 191-202 (2017).
[18] Bayazit S.S., İnci I., Uslu H., Adsorption of Glutaric Acid and Glyoxylic Acid onto Weakly Basic Ion-Exchange Resin: Equilibrium and Kinetics, Journal of Chemical & Engineering Data, 55(2): 679-684 (2009).
[19] قنادزاده گیلانی ح.، قنادزاده گیلانی ع.، پریسا آ.، بررسی جذب فنل از محلول‌های آبی با استفاده از کربن هسته انار، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)36: 145 تا 159 (1396).
[20] Bohli T., Fiol Santaló N., Villaescusa Gil I., Ouederni A., Adsorption on Activated Carbon from Olive Stones: Kinetics and Equilibrium of Phenol Removal from Aqueous Solution, Journal of Chemical Engineering and Process Technology, 4(6): 165 (2013).
[21] Ho Y.-S., McKay G., Pseudo-Second Order Model for Sorption Processes, Process Biochemistry., 34(5): 451-465 (1999).
[22] Hameed B., Rahman A., Removal of Phenol from Aqueous Solutions by Adsorption Onto Activated Carbon Prepared from Biomass Material, Journal of Hazardous Materials, 160(2-3): 576-581 (2008).
[23] Amin N.K., Removal of Direct Blue-106 Dye from Aqueous Solution using New Activated Carbons Developed from Pomegranate Peel: Adsorption Equilibrium and Kinetics, Journal of Hazardous Materials., 165(1-3): 52-62 (2009).
[24] Jia Z., Li Z., Ni T., Li S., Adsorption of Low-Cost Absorption Materials based on Biomass (Cortaderia Selloana Flower Spikes) for Dye Removal: Kinetics, Isotherms and Thermodynamic Studies, Journal of Molecular Liquids, 229: 285-292 (2017).
[25] Renault F., Morin-Crini N., Gimbert F., Badot P. M., Crini G., Cationized Starch-based Material as a New Ion-Exchanger Adsorbent for the Removal of CI Acid Blue 25 from Aqueous Solutions, Bioresource Technology, 99(16): 7573-7586 (2008).
[26] Sarı A., Tuzen M., Cıtak D., Soylak M., Adsorption Characteristics of Cu (II) and Pb (II) Onto Expanded Perlite from Aqueous Solution, Journal of Hazardous Materials, 148(1-2): 387-394 (2007).
[27] Sepehr M.N., Sivasankar V., Zarrabi M., Kumar M. S., Surface Modification of Pumice Enhancing its Fluoride Adsorption Capacity: An Insight into Kinetic and Thermodynamic Studies, Chemical Engineering Journal, 228: 192-204 (2013).
[28] Zhou C., Wu Q., Lei T., Negulescu I. I., Adsorption Kinetic and Equilibrium Studies for Methylene Blue Dye by Partially Hydrolyzed Polyacrylamide/Cellulose Nanocrystal Nanocomposite Hydrogels, Chemical Engineering Journal, 251: 17-24 (2014).
[29] Bouhamed F., Elouear Z.,  Bouzid J., Adsorptive Removal of Copper (II) from Aqueous Solutions on Activated Carbon Prepared from Tunisian Date Stones: Equilibrium, Kinetics and Thermodynamics, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 43(5): 741-749 (2012).
[30] Ahmaruzzaman M., Sharma D., Adsorption of Phenols from Wastewater, Journal of Colloid and Interface Science, 287(1): 14-24 (2005).
[31] Miao Q., Tang Y., Xu J., Liu X., Xiao L., Chen Q., Activated Carbon Prepared from Soybean Straw for Phenol Adsorption, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 44(3): 458-465 (2013).
[32] Jadhav A.J., Srivastava V.C., Adsorbed Solution Theory based Modeling of Binary Adsorption of Nitrobenzene, Aniline and Phenol Onto Granulated Activated Carbon, Chemical Engineering Journal, 229: 450-459 (2013).
[33] Foo K.Y., Hameed B.H., Insights Into the Modeling of Adsorption Isotherm Systems, Chemical Engineering Journal, 156(1): 2-10 (2010).
[34] Tempkin M., Pyzhev V., Kinetics of Ammonia Synthesis on Promoted Iron Catalyst, Acta Phys., 12(1): 327-356 (1940).
[35] Dubinin M.M., Zaverina E., Radushkevich L., Sorption and Structure of Active Carbons. I. Adsorption of Organic Vapors, Zhurnal Fizicheskoi Khimii, 2(3): 151-162 (1947).
[36] Helfferich F.G., "Ion Exchange Kinetics-Evolution of a Theory, in Mass Transfer and Kinetics of Ion Exchange", Springer, 157-179 (1983).
[37] Subbaiah M.V., Kim D.-S., Adsorption of Methyl Orange from Aqueous Solution by Aminated Pumpkin Seed Powder: Kinetics, Isotherms, and Thermodynamic Studies, Ecotoxicology and Environmental Safety, 128: 109-117 (2016).
[38] Ilyas, M., A. Ahmad, M. Saeed, Removal of Cr (VI) from Aqueous Solutions using Peanut Shell as Adsorbent, J. Chem. Soc. Pak., 35(3): 760-768 (2013).
[39] Malkoc E., Nuhoglu Y., Fixed Bed Studies for the Sorption of Chromium (VI) Onto Tea Factory Waste, Chemical Engineering Science, 61(13): 4363-4372 (2006).
[40] Torit J., Phihusut D., Phosphorus Removal from Wastewater using Eggshell Ash, Environmental Science and Pollution Research, 26(33): 34101-34109 (2019).
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 103
اردیبهشت 1401
صفحه 175-192

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار