سینتیک و ترمودینامیک جداسازی روی از یک نمونه پساب صنایع آبکاری با استفاده از زئولیت فیروزکوه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه خاک‌شناسی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 دانشیار گروه خاک‌شناسی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

کانی زئولیت از جمله کانی‌های فراوان و ارزان‌قیمت در مناطق خشک دنیاست که به علت ویژگی‌‌های ساختاری، قدرت جذب‌کنندگی بسیار زیادی دارد. این مطالعه به منظور بررسی کارایی کانی زئولیت فیروزکوه در حذف آلایندگی عنصر روی از یک نمونه پساب صنایع آبکاری و بررسی تأثیر عوامل مختلفی مانند مدت زمان تماس بین جاذب و آلاینده (۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۳۰، ۶۰، ۱۲۰، ۲۴۰، ۴۸۰، ۷۲۰، ۱۴۴۰ و ۲۸۸۰ دقیقه)، دمای محلول (20، 30 و 40 درجۀ سانتی‌گراد)، مقدار (2، 4، 8، 12، 16 و 20 گرم در لیتر) و اندازۀ ذرات (کوچک‌تر از 2، 2 تا 20 و 20- 50 میکرون) جاذب انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان تماس بین جاذب و آلاینده و کاهش دمای محلول از 40 به 20 درجۀ سانتی‌گراد، میزان جذب روی از طریق کانی زئولیت افزایش می‌‌یابد. بر این اساس، حداکثر ظرفیت جذب کانی زئولیت برای عنصر روی 9/17 میلی‌گرم بر گرم تعیین شد. همچنین، مشاهده شد که بیش از 80 درصد جذب روی از طریق کانی زئولیت در همان 2 ساعت ابتدایی از شروع آزمایش صورت می‌‌گیرد. علاوه بر این، برازش داده‌‌های آزمایشی بر مدل‌‌های سینتیکی درجۀ اول و دوم کاذب نشان داد که فرایند‌‌ جذب روی از طریق کانی زئولیت از مدل درجۀ دوم کاذب تبعیت می‌‌کند. بررسی ترمودینامیک جذب عنصر روی از طریق کانی زئولیت نشان داد که فرایند‌‌‌‌ جذب این عنصر فرایند‌‌ی اگزوترمیک، فیزیکی و برگشت‌پذیر است. همچنین، نتایج این مطالعه نشان می‌‌دهد در شرایط یکسان، افزایش مقدار جاذب به بیش از 12 گرم در لیتر و کاهش اندازۀ ذرات کانی زئولیت از 20- 50 میکرون به کوچک‌تر از 2 میکرون راهکار مناسبی برای افزایش بازده حذف روی از پساب مورد مطالعه خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

 
شایگان، ج. و افشاری، ع. 1383. «بررسی وضعیت فاضلاب‌های شهری و صنعتی در ایران»، مجلۀ آب و فاضلاب، شمارۀ 49، ص 58 تا 69.
اسماعیلی‌ساری، ع. 1381. آلاینده‌ها، بهداشت و استاندارد در محیط‌زیست، انتشارات نقش مهر، 767 صفحه.
Alinnor, I. J. 2007. Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by fly ash. Fuel, 86: 853–857.
Al-Jariri, J. S., and Khalili, F. 2010. Adsorption of Zn(II), BP(II), Cr(III) and Mn(II) from water by Jordanian bentonite. Desalination and Water Treatment, 21: 308-322.
Alvarez-Ayuso, E., and Garcia-Sanchez, A. 2003. Palygorskite as a feasible amendment to stabilize heavy metal polluted soils. Environmental Pollution, 125: 337-344.
Aytas, S., Yurtlu, M., and Donat, R. 2009. Adsorption characteristics of U(IV) ion onto thermally activated bentonite. Journal of Hazardous Material, 172: 667-674.
Bektas, N., Akmen, B., and Kara, S. 2004. Kinetic and equilibrium studies in removing lead ions from aqueous solutions by natural sepiolite. Journal of Hazardous Materials, 112: 115-122.
Boparai, H., Joseph, M., and O’Carroll, D. M. 2011. Kinetics and thermodynamics of cadmium ion removal by adsorption onto nano zerovalent iron particles. Journal of Hazardous Material, 186: 458-465.
Carter, D.L., Mortland, M. M., and Kemper, W.D. 1996. Specific surface. In Klute, A. (ed.), Methods of Soil Analysis Part 1: Physical and Mineralogical Methods. Soil Science Society of America and American Society of Agronomy, Madison, WI, USA, 413-423.
Gupta, S. S., and Bhattacharyya, K. G. 2008. Immobilization of Pb(II), Cd(II) and Ni(II) ions on kaolinite and montmorillonite surfaces from aqueous medium, Journal of Environmental Management, 87 (1): 46- 58.
Hamidpour, M., Kalbasi, M., Afyuni, M., and Shariatmadari, H. 2010. Kinetic and isothermal studies of cadmium sorption onto bentonite and zeolite. International Agrophysics, 24: 253-259.
Ho, Y.S., and McKay, G. 1999. Comparative sorption kinetic studies of dye and aromatic compounds onto fly ash. Journal Environmental Sciences and Health, 34: 1179-1204.
Hojati, S., and Khademi, H. 2013. Cadmium sorption from aqueous solutions onto an Iranian sepiolite: Kinetics and isotherms. Journal of Central-South University, 20: 3627-3632.
Kara, M., Yuzer, H., Sabah, E., and Celik, M. E. 2003. Adsorption of cobalt from aqueous solutions onto sepiolite. Water Research, 37: 224-232.
Kubilay, S., Gurkan, R., Savran A., and Sahan, T. 2007. Removal of Cu(II), Zn(II) and Co(II) ions from aqueous solutions by adsorption onto natural bentonite. Adsorption, 13: 41-51.
Kul, A. R., and Koyunco, H. 2010. Adsorption of Pb(II) ions from aqueous solution by native and activated bentonite: Kinetic, equilibrium and thermodynamic study. Journal of Hazardous Material, 179: 332-339.
Lagergren, S. 1898. Zur theorie der Sogenannten: Adsorption Gelöster Stoffe. Kungliga Svenska Vetenskaps akademiens Handlingar, 24: 1-39.
Potgieter, J. H., Potgieter-Vermaak, S. S., and Kalibantonga, P.D. 2006. Heavy metals removal from solution by palygorskite clay, Mineral Engineering, 19: 463-470.
Purna Chndra Rao, G., Satyaveni, S., Ramesh, A., Seshaiah, K., Murthy, K. S. N., and Choudary, N. V. 2006. Sorption of cadmium and zinc from aqueous solutions by zeolite 4A, zeolite 13X and bentonite. Journal of Environmental Management, 81 (3): 265-272.
 Sari, A. Tuzen, M. and Soylak, M. 2007. Adsorption of Pb (II), and Cr (III) from aqueous solution on Celtek clay. Journal of Hazardous Materials, 144: 41-46.
Sharma, Y.C. 2008. Thermodynamics of removal of cadmium by adsorption on an indigenous clay. Chemical Engineering Journal, 145: 64-68.
Summer, M.E., and Miller, W.P. 1996. Cation exchange capacity and exchange coefficients. In Bartels, J.M., Bigham, J.M. (eds.), Methods of Soil Analysis Part 3: Chemical Methods. Soil Science Society of America and America Society of Agronomy, Madison, WI, USA, 1201-1231.
Unuabonah, E. I., Olu-Owolabi, B. I., Adebowale, K.O., and Ofomaja, A. E. 2007. Adsorption of lead and cadmium ions from aqueous solutions by tripolyphosphate-impregnated kaolinite clay. Colloids and Surfaces A: Physicochemcal Engineering, 292: 202-211.
Wang, W., Chen, H., and Wang, A. 2007. Adsorption characteristics of Cd(II) from aqueous solution onto activated palygorskite. Separation and Purification Technology, 55: 157-164.
Wang, Y. H., Lin, S. H., and Juang, R.S. 2003. Removal of heavy metal ions from aqueous solutions using various low-cost adsorbents. Journal of Hazardous Materials, 102: 291-302.
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار