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孔雀石绿的吸附的动力学和平衡研究低成本吸附剂

*通信:

萨拉瓦南Narayanan,Nandha工程学院化学系侵蚀,泰米尔纳德邦,印度,电话:8870455664;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

在目前的研究中,吸附容量浪费铜材料的pod鲜花决心为孔雀石绿染料的去除水的解决方案。吸附能力是决定接触时间的函数,吸附剂用量,初始金属离子浓度、pH值和温度。LD乐动体育官网最佳联系时间、吸附剂用量LD乐动体育官网、pH值和温度是100分钟,1 g, pH值7我‚30°C。吸附剂的特性被发现通过使用扫描电子显微镜和x射线衍射数据。分析了吸附平衡数据使用弗伦德里希和朗缪尔等温线模型。平衡吸附数据服从弗伦德里希等温线模型。吸附动力学数据进行了研究使用准一订单,pseudo-second动力学模型和颗粒内扩散。发现孔雀石绿染料的吸附到活性炭pseudo-second阶动力学模型。结果清楚地表明,活性炭生产从铜pod花可以使用作为一个低成本和容易的吸附剂消除孔雀石绿染料浪费水。

关键字

铜豆荚;染料;吸附;等温线;动能

介绍

各种类型的染料广泛应用于纺织工业在各种各样的化学过程。从纺织工业的染料污水直接排放到附近的水体(1,2]。这些废水污染附近的水体和已报告稍微有毒甚至在低浓度(3]。由染料水的污染是一个世界性的环境问题4,5]。几种方法被用来去除纺织染料浪费水排入附近水体(之前6]。一些传统方法,如膜过程、电化学技术,反渗透,凝聚,絮凝,超滤,生物过程、化学反应,图氧化沉淀已被用于消除从纺织染料浪费水(7,8]。大多数这些方法是昂贵的由于他们的高资本和运营成本9,10]。在这些方法中,活性炭是一种广泛使用的方法去除废水的颜色,因为它发达的孔隙结构和巨大的表面积11,12]。在目前的研究中,铜pod花已经作为一种新的低成本吸附剂用于删除从纺织染料浪费水。

材料和方法

吸附剂的制备

目前研究铜pod鲜花被用作吸附剂去除孔雀石绿染料的水溶液。他们收集的PSG艺术与科学学院,哥印拜陀区,印度泰米尔纳德邦,提供丰富的。

铜pod花儿用普通自来水彻底清洗除去灰尘和两次蒸馏水。清洗材料干在阳光中蒸发水分存在。干材料放在马弗炉。碳化材料磨成细粉,然后用粒度125µm渗。渗吸附剂样品的准备是保存在一个密闭容器并用于进一步的吸附研究。

被吸附物的制备

一个股票解决1000 mg / L是由溶解1 g的孔雀石绿染料1 L的蒸馏水。所有工作的解决方案用于测试被稀释了的准备股票解决方案与蒸馏水合适的浓度。染料浓度确定使用紫外/可见分光计λ_马克斯617纳米的价值。

吸附剂用量的影响

吸附剂用量的影响染料的去除进行了研究范围内达到0.1 g g。

接触时间的影响LD乐动体育官网

接触时间的影响研究了染料的去LD乐动体育官网除量的100分钟和染料浓度的10 mg / L 50 mg / L。

pH值的影响

pH值对染料吸附的影响研究了不同解决方案的初始pH值从2到12。溶液的pH值调整使用盐酸0.1米或0.1米氢氧化钠。

温度的影响

温度对吸附的影响染料的水溶液,研究了通过改变温度从30 ?C - 60 ? C。

结果与讨论

接触时间和初始染料浓LD乐动体育官网度的影响

孔雀石绿染料到活性炭的吸附能力在不同初始浓度所示图1

除获得的结果表明,染料的比例随着接触时间的增长迅速,成为常数达到平衡时(LD乐动体育官网13,14]。的百分比染料去除染料初始浓度的增加而增加(15]。发现染料去除的百分比取决于染料的浓度。

吸附剂用量的影响

吸附剂用量的效果与活性炭作为吸附剂去除染料所示图2。从图2。观察到,增加吸附剂用量增加了染料的去除百分比(5]。高剂量的吸附剂吸附由于增加更多的表面积和官能团的吸附剂16]。

pH值的影响

pH值的影响染料的去除百分比所示图3。从图,表明染料去除的百分比是增加了pH值7。得到的最大百分比染料去除在pH值为所有染料溶液的浓度(714]。在低pH值,吸附剂表面带负电荷,有利于吸收阳离子染料由于静电引力的力量的增加(17]。在高pH值,吸附剂表面变成带正电和高浓度的H⁺离子,与阳离子孔雀石绿染料导致减少染料吸收(8,18]。

温度的影响

温度对染料的百分比的影响所示图4。孔雀石绿染料的吸附能力降低的温度增量从30 ?C - 60 ?Cfor 40 mg/L. It is because higher temperature may decrease the adsorptive forces between the dye molecules and active sites on the adsorbent [10,12]。最大比例的染料在30了? C。因此,吸附过程是放热的性质(19]。

扫描电子显微镜分析

吸附剂的SEM照片所示图5。从图,观察到品种繁多的中孔活性炭增加活跃的网站(10]。

粉末x射线衍射研究

粉末样品的x射线衍射分析调查并显示在图6。在激活碳,由于反射峰值从飞机清晰可见。峰的宽泛,表明非晶碳样本的性质(18,20.]。

图6显示了吸附剂的XRD谱。这显然光谱表明,粒径负责拓宽山峰XRD模式(21]。这个频谱也表明,非晶的存在形式的碳无序堆积起来的碳环(2,22]。

吸附动力学分析

吸附动力学的研究是一个重要的特征在描述吸附过程的效率(10]。各种动力学模型可以用来分析吸附过程。准一秩序和pseudo-second秩序动力学模型是使用最广泛的模型从液体溶液溶质的吸附。

准一阶方程:Lagergen的准一阶方程表示如下:

(1)

在那里,问_e染料的去除在平衡(毫克/ g),

问_t是染料的量在时间t(毫克/克),

K₁是准一阶速率常数(最小值¹)

日志(q的阴谋_eq_t)和时间(t)给出了一个线性关系和所示图7。k的值₁并计算问_e测定线性斜率和截距的阴谋。准一阶速率常数(k₁),相关系数(R²),实验问_e值和计算问_e值列在表1。从表1这是发现大计算q值之间的偏差_e值和实验问_e值(23]。它可以得出结论,孔雀石绿染料的吸附铜pod花不遵循准一阶反应。

表1。准一和pseudo-second秩序不同初始染料浓度的动力学参数。

Pseudo-second阶方程:pseudo-second阶方程表示如下:

(2)

在那里,问_e在平衡是染料的去除量(毫克/克)

问_t是染料的量在时间t(毫克/克),

k₂是pseudo-second秩序速率常数(最小值¹)。

如果pseudo-second动能模型的情节,跟随吗与t应该给一个线性关系。k₂和问_e斜率和截距的值可以确定情节介绍表1。的图8显示各种染料初始浓度的pseudo-second动力学模型。准一订单和pseudo-second订单率反应速率常数,相关系数(R²),实验数据问_e并计算问_e值列在表1。从表1,这是注意到R²值pseudo-second动能模型被发现是高于准一阶动力学模型所有染料初始浓度(18,24]。计算问_e值从pseudosecond获得动力学模型良好的协议与实验问_e值(20.,25]。孔雀石绿染料的吸附铜pod花很适合pseudo-second动力学模型有很高的相关系数(R²)。

内部粒子扩散研究:的Intraparticle扩散模型用于吸附过程的确认机制(26]。Intraparticle扩散(kd)是由韦伯莫里斯和表达如下:

(3)

在那里,问_t是吸附量(“万人迷”女友¹)在时间t (min),

K_d内部粒子的速率常数吗扩散(“万人迷”女友¹最小值^1/2)。

吸附量的情节(q_t)和时间给直线和所示图9。内部粒子的速率常数扩散(k_d)可以确定直线的斜率和中列出的值表2。在每个浓度的线性部分情节不经过原点表明intraparticle扩散并不是唯一的速率控制步骤(2,22]。高相关系数(R²)(R值²= 0.922 - -0.998)获得在每个浓度表示,毛孔扩散中起着重要作用对孔雀石绿染料的吸附到活性炭上准备从铜花荚。

表2。内部粒子扩散模型。

吸附等温式

吸附等温式描述吸附物之间的吸附过程的机理和吸附剂(27]。朗缪尔和弗伦德里希等温线分析研究染料的吸附等温线。

朗缪尔等温线:朗缪尔等温线方程表示如下:

(4)

在那里,问_e在平衡的染料吸附量(“万人迷”女友吗¹),

C_e是染料溶液的浓度平衡(球型投手¹),

问_o朗缪尔常数相关吸附容量(“万人迷”女友¹),

b是朗缪尔吸附速率常数相关(液化沼气¹),

的情节与c_e给出了一个直线的斜率和拦截,所示图10。常数问_o和b值测定的斜率和截距情节和中列出的值表3。

表3。朗缪尔等温线参数。

常数问_ob和相关系数(R²)值给出表4。R的值²被认为是一种测量实验数据的拟合优度。实验数据表明,活性炭上的染料吸附量随着吸附温度下降(15,25]。朗缪尔等温线方程的基本特征可以用无因次分离系数来表示,R_l,这是由以下方程。

表4。RL值在不同初始染料浓度。

(5)

,C0是染料溶液的初始浓度(球型投手¹)和b是朗缪尔常数。R的值_l表明吸附等温线的形状是线性(RL = 1),优惠(0 < R_l< 1),不利的(R_l> 1),或不可逆(R_l= 0)。RL所示的值表5。R_l目前的实验数据的值落在0和1之间,这是一个有利的吸附过程的指示(2,12]。

表5所示。弗伦德里希等温线参数。

弗伦德里希等温线:弗伦德里希等温线方程是由,

(6)

在那里,问_e是染料吸附的数量(“万人迷”女友¹),

C_e是染料溶液的浓度平衡(球型投手¹),

k_f弗伦德里希常数相关吸附剂的吸附能力,

n。弗常数相关的吸附强度,

k_f和n值可以计算从直线的斜率和所示图11。

R的值²和Kf表明吸附是有利的。n的值小于1表明,染料是积极通过吸附剂吸附(28]。n的值越小表明更好的吸附机理和形成更强的染料分子与活性炭。Kf的价值也表明吸附剂的吸附容量。Kf越高值更大的吸附剂的吸附容量。R的值²是用来测量实验结果的拟合优度吸附等温线模型(8,29日]。相关系数(R的值²)弗伦德里希等温线模型高于朗缪尔等温线模型(9,10]。这表明实验数据由弗伦德里希等温线是更好的解释模型(右²= 0.963 - 0.983)相比,朗缪尔等温线模型(3]。这表明孔雀石绿染料的吸附铜pod花发生单层吸附在吸附剂表面,吸附亲和力的同质。

结论

吗?孔雀石绿染料的吸附水溶液使用铜pod花作为低成本吸附剂研究以批处理过程。

吗?吸附过程的接触时间、吸附剂用量、pH值、初始金属离子浓LD乐动体育官网度依赖性。

吗?平衡吸附等温线数据最好由弗伦德里希等温线模型比朗缪尔等温线模型。

吗?从动力学数据,发现使用活性炭吸附孔雀石绿染料是通过pseudo-second阶动力学模型来解释。

吗?结果表明,intraparticle动力学数据扩散不仅是吸附的速率限制步骤过程。

吗?RL值表明良好的吸附过程。

吗?从实验结果,观察到的最佳pH值被发现pH = 7。

吗?动力学和平衡数据显示,去除染料的吸附剂研究通过物理吸附和化学吸附机制。

吗?最后,结果清楚地表明,铜pod花可以作为一种高效低成本和丰富的材料去除的孔雀石绿染料受污染水的解决方案。

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