مطالعه ی پارامترهای ترمودینامیکی جذب یون های فلزی سرب، مس و کادمیوم توسط جاذب های گیاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد شیمی، مجتمع عالی آموزشی و پژوهشی فارس

2 دکترای شیمی، دانشگاه اراک

3 کارشناس ارشد مهندسی عمران- محیط زیست، مجتمع عالی آموزشی و پژوهشی فارس

چکیده

در این تحقیق، از پودر برگ های خشک درختان سرو و سپیدار، به عنوان جاذبهای گیاهی، برای حذف یونهای فلزی سرب، مس و کادمیوم در مقیاس آزمایشگاهی، استفاده شد. با بررسی اثر تغییرات دما بر روند حذف و ضمن مطابقت داده ها با همدماهای لانگمویر، فروندلیچ و دوبینین- رادوشکویچ، ثابتهای ترمودینامیکی فرآیندها محاسبه شد. بدین منظور رآکتورهای ناپیوسته ای حاوی محلولهایی با غلظتهای مختلف یون فلزی و غلظت جاذب 10 گرم بر لیتر تهیه شد. با تنظیم pH برابر با 5 برای هر جاذب و زمان ماند 60 دقیقه، در دماهای 20، 25، 35 و 45 درجه سلسیوس، غلظت یونهای فلزی محلول پس از صاف سازی اندازه گیری شد. ظرفیت های جذب به دست آمده نشان داد که افزایش غلظت اولیه باعث افزایش ظرفیت جذب میشود. بررسیها همچنین نشان داد که گرچه بعضی از فرآیندهای جذب با بیش از یک مدل مطابقت نشان میدهند، اما مدل لانگمویر در مقایسه با دو مدل دیگر، تطابق بهتری دارد. با توجه به ثابتهای ترمودینامیکی به دست آمده مشخص شد که فرآیند جذب فلزات توسط سپیدار گرماگیر، ولی توسط سرو، گرمازاست. مقادیر انرژی آزاد گیبس (G°Δ) و انرژی آزاد متوسط جذب (Ea) نشان داد که تمامی فرآیندهای جذب، خود به خودی و از نوع فیزیکی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of Thermodynamic Parameters in Adsorption of Lead, Copper and Cadmium Metal Ions by Plant Sorbents

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Asad Sangabi 1
  • Mohammad Reza Sangi 2
  • Bizhan Bagheri 3
1 M.Sc. in Analytical Chemistry, Fars High Education and Research Complex, Shiraz
2 Ph.D. in Analytical Chemistry, Arak University
3 M.Sc. in Civil and Environmental Eng., Fars High Education and Research Complex, Shiraz
چکیده [English]

This research was carried out in laboratory scale using dried leaves powder of Thuja andPopulus as sorbents to remove lead, copper and cadmium ions from aqueous solution. The effect of temperature on metal ions removal by sorbents was evaluated, the equilibrium data was fitted by Langmuir, Freundlich and Dubinin-radushkevich isotherms and thermodynamic constants were determined. For this purpose, solutions with different concentration of ionic metals were prepared. Sorbent amount equal to 10 gr/lit, pH = 5 and detention time 60 minutes for all sorbents were adjusted. Studied temperatures were 20, 25, 35, 45 ºC. The results have shown that increasing the initial concentration, increases the adsorption capacity. The Langmuir model was found to best describe the data, although some adsorption processes were described with more than one model. This research indicated that the adsorption of metal ions by Populus was endothermic and adsorption of them by Thuja was exothermic processes. Determination of the thermodynamic parameters, Gibbs free energy (ΔGº) and the mean adsorption free energy (Ea) showed that the adsorption of metal ions by two plants was physical.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plant Sorbent
  • Metal Ions
  • Thermodynamic Constants
  • Isotherm

مراجع

[1] Iqbal, M.; Edyvean, R. G. J.; “Biosorption of lead,copper and zinc ions on loofa sponge immobilized biomass of Phanerochaete chrysosporium”, J. Minerals Engineering, vol.17, pp. 217-223, 2004.
[2] Luna, A.S.; Costa, A.L.; da Costa, A. C.; Henriques, C.A.; “Competitive biosorption of cadmium(II) and
zinc(II) ions from binary systems by Sargassum filipendula”, J. Bioresour Technol., vol.101, pp. 5104-5111, 2010.
[3] El-sayed, G. O.; dessouki, H. A.; “removal of Zn(II),Cd(II) and Mn(II) from aqueous solutions by adsorption on maize stalks”, J of analytical sciences,vol. 15, pp. 8-21, 2011.
[4] Yoneda, A.; Ito, T.; Higaki, T.; Kutsuna, N.; Saito,T.; Ishimizu, T.; Osada, H.; Hasezawa, S.; Matsui,M.; Demura T.; “Cobtorin target analysis reveals that pectin functions in the deposition of cellulose microfibrils in parallel with cortical microtubules”, J. Plant, vol. 64(4), pp. 657-67, 2010.
[5] Saeed, A.; Iqbal, M. ; Waheed Akhtar, M.; “Removal and recovery of heavy metals from contaminated water using papaya wood as a new biosorbent”, ;J. Separation and Purification Technol., vol.45,pp. 25-31, 2005.
[6] Hullebusch, E. D van; Zandvoort, M. H.; Lens, P. N.; “Nickel and cobalt sorption on anaerobic granular sludges: kinetic and equilibrium studies”, J. Chemical Technology and Biotechnology, Vol. 79, pp.1219– 1227, 2004.
[7] Hameed, B. H.; Din, A. T. M.; Ahmad, A.L.; “adsorption of methylene blue onto bamboo-based activated carbon:kinetics and equilibrium studies”, J.hazardous material, vol. 141, pp. 819-825, 2007.
[8] Edwin, A. O.; Olawale, D. W.; Kennet, K. A.; Ayodeji, O. A.; “Assessment of Langmuir, freundlich and
Dubinin – Radushkevich adsorption isotherms for the biosorption of Mn(II) ions from aqueous solution by untreated corn shaft”, J. Scientific & Engineering Research, vol. 4, no. 7, 2013.
[9] Bulut, Y.; Gozubenli, N.; Aydin, H.; “Equilibrium and kinetics studies for adsorption of direct blue 71
from aqueous solution by wheat shells”, J. Hazardous Materials, vol. 144, pp. 300-306, 2007.
[10] Naiya, T. K.; Bhattacharya, A. K.; Das, S. K.;“Removal of Cd(II) from aqueous solutions using clarified sludge“, J. Colloid and Interface science,vol.325, pp. 48-56, 2008.
[11] Malik, U. R.; Nasany, S. M.; Subhani, M. S.; “Sorptive potential of sunflower stern for Cr(III) ions from
aqueous solution and its kinetic and thermodynamic profile”, J. Talanta, vol. 66, pp. 166-173, 2005.
[12] Dubinin, M. M.; Radushkevich, L. V.; “Equation of the characteristic curve of activated charcoal”, J.
Proceeding of the academy of science, 55. Physical Chemistry Section USSR, pp. 331-333, 1947.
[13] Foo, K. Y.; Hameed, B. H.; “Insights into the modeling of adsorption isotherm systems”, chemical engineering Journal, vol. 156, pp. 2-10, 2010.
[14] Ahmed, R.; Yamin, T; Ansari, M. S.; Hasany S.M.;“Sorption behaviour of lead (II) ions from aqueous
solution onto Haro river sand”, J. Adsorpt Sci.Technol., vol. 24, pp. 475-486, 2006.
[15] Tahir, S. S.; Rauf, N.; “Removal of cationic dye from aqueous solutions by adsorption onto bentonit clay”, J.
Chemosphere, vol.63, pp. 1842-1848, 2006.
[16] Jaycock, M. J.; Parfitt G. D.; "Chemistry of Interfaces”, Onichester Ellis Horwood Ltd, 1981.
[17] Ogurlu, M.; “Adsorption of a textile dye onto activated sepiolite”, J. Microporous and mesoporous
materials, vol. 119, pp. 276-283, 2009.
[18] Arzu, Y. D.; “A comparative study on determination of the equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters of biosorption of copper (II) and lead (II)ions onto pretreated Aspergillus niger”, J. Biochemical Engineering journal, vol.28, pp.187-195, 2006.
[19] Pimentel, P. M.; Melo, M. A. F.; Melo, D. M. A.;Assuncao, A. L. C.; Henrique, D. M.; Siva, Jr C. N.;Gonzalez, G.; “Kinetics and thermodynamics of Cu (II) adsorption on oil shale wastes”, J. Fuel Processing Technology, vol. 89, pp.62-67, 2008.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار