جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "Adsorption" در نشریات گروه "محیط زیست"
تکرار جستجوی کلیدواژه «Adsorption» در نشریات گروه «علوم پایه»-
International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research, Volume:13 Issue: 2, Spring 2025, PP 188 -196This study investigates the potential of utilizing coconut shells (Cocos nucifera) as a low-cost, effective adsorbent for dye pollutants in wastewater. Specifically, cellulose was extracted from coconut shells and evaluated for its efficiency in adsorbing methylene blue dye under various conditions. The study employed mechanical pre-treatment of coconut shells followed by chemical extraction of cellulose, which yielded a 13.17% cellulose content. Adsorption tests were conducted at varying pH levels, contact times, adsorbent dosages, dye concentrations, and temperatures to optimize the adsorption process. The results showed that isolated cellulose exhibited maximum adsorption efficiency at pH 12, with an optimal contact time of 30 minutes, while raw coconut shell biomass was most effective at pH 6 with a contact time of 40 minutes. The study further revealed that higher dye concentrations enhanced adsorption capacity, while increased temperatures reduced it, indicating that lower temperatures favor dye removal. The findings highlight the significance of optimizing adsorption conditions and suggest that both isolated cellulose and raw coconut shell biomass are promising adsorbents for sustainable water pollution control. This study contributes to develop practical and eco-friendly solutions for managing dye pollutants, benefiting environmental protection and public health.Keywords: Coconut Shells, Cellulose Extraction, Adsorption, Methylene Blue Dye, Wastewater Treatment
-
BACKGROUND AND OBJECTIVESThe increasing pollution of aquatic environments due to heavy metals has raised concerns over recent decades. Heavy metal contaminants in the aquaculture water of common carp (Cyprinus carpio) jeopardizes aquatic organisms and poses potential health risks to individuals who consume these fish. Zeolite is known for its potential to adsorb heavy metals in water, thereby reducing their accumulation in fish. The current study explored how a zeolite-embedded sheet influences the concentrations of copper and lead in water and common carp. The goal is to present a comprehensive analysis of the influence of the zeolite-embedded sheet on heavy metal levels in both the aquatic environment and the common carp cultivated in modified glass aquariums.METHODSThis study involved the fabrication and characterization of zeolite-embedded sheets, aquarium modification, fish acclimatization, preparation and dosing of test solutions, adsorption experiments, and the measurement of heavy metal levels in water and fish samples. A range of metal concentrations was assessed in aquariums equipped with zeolite-embedded sheets compared to those without. The aquarium configuration was optimized to improve the process of metal extraction.FINDINGSThe fabrication of the sheet adsorbent has been successfully accomplished, showing properties that are in agreement with prior studies. Heavy metal levels in both water and carp were higher in the control group (without zeolite-embedded sheets) than in the treatment group (with zeolite-embedded sheets). Copper removal in water ranged from 49.12 to 55.56 percent, while removal in carp ranged from 8.08 to 52.33 percent. Lead removal was higher, with rates of 50.8 to 91.78 percent in water and 82.03 to 88.07 percent in carp. Key water quality indicators, including temperature, potential of hydrogen, and levels of dissolved oxygen, were maintained within the optimal thresholds necessary for successful fish farming. A two-way analysis of variance showed that while the combination of dose and adsorbent did not significantly impact metal content. In contrast, the adsorbent alone exhibited a notable impact, particularly on lead levels in both water and carp, along with copper levels in water.CONCLUSIONSheet-type adsorbents effectively reduced metal levels in water and common carp. Although the metal concentrations utilized in this study were relatively low, the adsorbent showed remarkable sorption performance. Future studies should explore its application with higher metal concentrations and on a larger scale, such as in commercial carp cultivation.Keywords: Adsorption, Copper, Cyprinus Carpio, Lead, Zeolite
-
با هدف بررسی کارائی زغال زیستی برای شوری زدایی، آزمایش ها با استفاده از تیمار جاذب در چهار سطح شامل کنجاله کنجد، زغال زیستی در دماهای 400، 500 و °C 600 و تیمار آب شور در چهار سطح شامل 5، 10، 20 و dS/m 35 در سه تکرار به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در محیط ناپیوسته انجام شد. جذب یون های عامل شوری آب در حضور یون مس و بدون حضور آن بررسی شد. نتایج نشان داد که ظرفیت شوری زدایی بدون حضور مس در بهترین جاذب (زغال زیستی 600) در شوری مورد مطالعه mg/g 6/411 بود. در صورتی که ظرفیت شوری زدایی در حضور یون مس با همین جاذب در شوری مورد نظر mg/g 2/382 به دست آمد که نشان دهنده ایجاد رقابت بین یون ها و در نتیجه کاهش 0/8% میزان ظرفیت جذب است. هم چنین بیش ترین جذب مربوط به یون های کلر و سدیم و کم ترین آن به یون پتاسیم اختصاص یافت. به طور کلی می توان نتیجه گرفت زغال زیستی تهیه شده از کنجاله کنجد، به دلیل داشتن سطح فعال بالا، ساختار متخلخل و گروه های عاملی مناسب در سطح، در شوری زدایی از پساب حاوی یون مس در فرآیند جذب سطحی عملکرد مطلوبی دارد.کلید واژگان: پساب شور, زغال زیستی, کنجاله کنجد, جذب, مسWith the aim of investigating the efficiency of biochar for desalination, experiments with adsorbent treatment at four levels including sesame flour, biochar at temperatures of 400, 500 and 600 ℃ and salt water treatment at four levels including 5, 10, 20 and 35 dS/m were conducted in three replications as a factorial experiment in the form of a completely randomized design in a discontinuous environment. The adsorption of the salinity factor ions was studied in the presence and absence of copper ions. The results showed that the desalination capacity without the presence of copper ions in the best adsorbent (Biochar 600) was obtained at the studied salinities of 411.6 mg/g. While the desalination capacity in the presence of copper ions using the same adsorbent at the studied salinities was 382.2 mg/g, indicating competition between ions and 8.0% decrease in adsorption capacity for salinity 35 dS/m. In both the presence and absence of copper, the highest adsorption was assigned to chlorine and sodium ions and the lowest to potassium ion. In summary, sesame flour biochar, owing to its high active surface area, porous structure, and suitable functional groups on the surface, effectively adsorbs salt ions in the presence of copper ions during the adsorption process.Keywords: Adsorption, Biochar, Copper, Saline Wastewater, Sesame Residue
-
سابقه و هدف
بیش از 75 درصد از سطح زمین با آب پوشیده شده است، اما تنها سه درصد آن آب شیرین است و از این مقدار یک درصد برای استفاده مردم در دسترس می باشد. اخیرا توجه زیادی به حذف رنگ ها از پساب جهت کنترل آلودگی آب معطوف شده است. جذب سطحی به دلیل امکان پذیری اقتصادی و گزینش پذیری عالی، یکی از محبوب ترین تکنیک ها برای تصفیه رنگ های آلی است. به همین دلیل ساخت جاذب های سبز با کارایی بالا امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
مواد و روش هادر این کار پژوهشی از صمغ عربی بعنوان یک پلیمر طبیعی برای تهیه جاذب استفاده شده است. به منظور افزایش مساحت سطح و استحکام این جاذب طبیعی و همچنین کاهش حلالیت آن در آب و یا بعبارتی نامحلول سازی آن در آب، اسید سیتربک بعنوان اتصال دهنده عرضی مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، پلیمر سنتز شده با نانوذرات آهن مغناطیسی شد تا بازیابی آن از محیط را با اعمال میدان مغناطیسی آسان کند. در نهایت جاذب تهیه شده برای حذف رنگ های کاتیونی کریستال ویولت، مالاشیت سبز و متیلن آبی از نمونه های آبی مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج و بحث:
در این مطالعه، اثر پارامترهای مختلف از جمله، pH محلول، مدت زمان تماس جاذب با محلول رنگ، مقدار جاذب و دمای محلول رنگی نیز بر راندمان حذف مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نتایج حاصل، ظرفیت جذب جاذب (CL-GA / Fe3O4) با افزایش غلظت رنگ ها افزایش پیدا کرد و به ترتیب به سطوح ماکزیمم خود یعنی 80/209، 12/205 و 12/177 میلی گرم در گرم جاذب برای متیلن آبی، کریستال ویولت و مالاشیت سبز رسید. همچنین، راندمان حذف برای این رنگ ها با افزایش pH محلول نمونه افزایش یافت و به 43/99 درصد برای متیلن آبی، 13/97 درصد برای مالاشیت سبز و 62/96 درصد برای کریستال ویولت در pH معادل شش رسید. علاوه بر این، با افزایش دمای جذب، راندمان حذف رنگ ها افزایش یافت. لازم به ذکر است که در این تحقیق، پس از 20 دقیقه، هر دو رنگ متیلن آبی و مالاشیت سبز به حداکثر میزان حذف خود رسیدند. در مقابل، کریستال ویولت به حداکثر میزان حذف خود در یک بازه زمانی 15 دقیقه ای رسید. در این بررسی مشاهده گردید که مدل لانگمویر در مقایسه با مدل فروندلیچ، تناسب قابل توجهی نسبت به داده های جذب نشان می دهد. همچنین در این مطالعه مشخص گردید که داده های سینتیکی جذب بدست آمده با مدل شبه مرتبه دوم مطابقت دارد.
نتیجه گیریدر این تحقیق، از جاذب پلیمری صمغ عربی مغناطیسی (CL-GA / Fe3O4) بعنوان یک نانو جاذب نوین برای حذف رنگ های کاتیونی استفاده شد. در این مسیر، از روش های متنوعی ازجمله FT-IR، FESEM، EDX و VSM برای مشخصه یابی جاذب (CL-GA / Fe3O4) استفاده شد. این جاذب با راندمان بسیار بالایی رنگ های مورد نظر را حذف کرد. اتصال عرضی صمغ عربی با اسید استیک نه تنها باعث کاهش حلالیت صمغ در نمونه های آبی شد بلکه با ایجاد گروه های کربوکسیل امکان حضور بارهای منفی در سطح جاذب را فراهم کرد و بدین طریق با ایجاد برهمکنش های الکتروستاتیک نقش مهمی را در فرایند جذب ایفا کرد.
کلید واژگان: جذب سطحی, صمغ عربی, سینتیک جذب, ایزوترم, آلاینده های رنگیIntroductionThe Earth's surface is covered by 75% water. However, only 3% of this water is freshwater, and just 1% of that freshwater is accessible for human consumption. In most instances, humans are responsible for introducing pollutants into water. Dyes are among the most significant pollutants found in textile wastewater. As a result of its economic feasibility and high selectivity, adsorption has gained widespread popularity as a technique for treating organic dyes. In this research, a novel magnetic adsorbent was developed and utilized to remove certain toxic dyes.
Material and MethodsIn this research, Gum Arabic has been utilized as a natural and biodegradable polymer for the preparation of an effective adsorbent. To enhance the surface area, efficiency and stability of this natural polymeric adsorbent, citric acid has been employed as a green crosslinker. According to our findings, ,Gum Arabic has been polymerized for the first time with citric acid as a crosslinker and utilized for the removal of cationic dyes. Additionally, a crosslinked Gum Arabic polymer synthesized using citric acid has been incorporated with magnetite nanoparticles, ensuring its facile recovery from the medium upon application of a magnetic field. Furthermore, the prepared magnetic Gum Arabic was employed for the removal of Crystal Violet (CV), Malachite Green (MG), and Methylene Blue (MB) dyes from aqueous samples.
Results and DiscussionIn this study, the impact of various parameters, including initial dye solution concentration, solution pH, contact time between the adsorbent and the dye solution, adsorbent dosage, and dye solution temperature, on the removal efficiency of cationic dyes from aqueous samples was investigated. According to the results, the adsorption capacity of the adsorbent (CL-GA/Fe3O4) increased with increasing dye solution concentration, reaching maximum levels of 209.80, 205.12, and 177.12 mg/g for MB, CV, and MG, respectively. Additionally, the removal efficiency for these dyes increased with increasing solution pH, reaching 99.43% (MB), 97.13% (MG), and 96.62% (CV) at a pH of 6. Furthermore, the removal efficiency of dyes increased with increasing adsorption temperature, indicating an endothermic process. It is noteworthy that in this study, both MB and MG dyes reached their maximum removal efficiency after 20 min. In contrast, CV reached its maximum removal efficiency within a 15-min time frame. In this investigation, the Langmuir model showed a significantly better fit to the adsorption data compared to the Freundlich model, indicating its accuracy in describing monolayer adsorption. Additionally, this study revealed that the obtained adsorption kinetic data fit well with the pseudo-second-order model. This suggests that chemisorption likely plays a significant role in the rate-limiting step of the adsorption process.
ConclusionIn this research, a novel nano adsorbent (CL-GA/Fe3O4) based on crosslinked Gum Arabic with citric acid and magnetized with Fe3O4 nanoparticles was employed for the removal of cationic dyes. To validate the effectiveness of the (CL-GA/Fe3O4) adsorbent, various characterization techniques, including FT-IR, FESEM, EDX, Zeta potential, and VSM, were employed. The findings of this study demonstrate the development of an innovative and efficient adsorbent for dye removal, which holds significant importance in addressing environmental challenges.
Keywords: Adsorption, Gum Arabic, Isotherm Models, Adsorption Kinetics, Dye Pollutants -
Pollution, Volume:10 Issue: 4, Autumn 2024, PP 1092 -1102One of the most significant environmental issues at the moment is wastewater contaminated with heavy metals. Considering how persistent they are, heavy metal removal from the environment is very important. Adsorption techniques are being used by many researchers to remove heavy metals and one common adsorbent used in these procedures is activated carbon. The aim of this research has been to utilise activated carbon in batch investigations to remove Cadmium (Cd) ions. Several experimental conditions have been considered to see the effect of pH, adsorbent dosage, and contact time. The pH and the adsorbent dose has been varied to find out the optimum pH and the optimum adsorbent dose. The Cd solutions has been prepared with varying concentrations at an optimum pH value for each solution. The initial and final absorbance has been noted before and after adding the optimum dose of activated carbon to each solution to study the effect of contact time and percentage removal efficiency of Cd. Maximum removal efficiency of 88.01% has been observed for Cd at a contact time of 60 minutes. The adsorption results has been validated by isotherm study and the Freundlich model gave a coefficient of regression (R2) value of 0.9504. Maximum Cd ions removal efficiency at the optimum pH and optimum dosage of activated carbon has been found to be 86.81% and 89.65%, respectively. According to the study's findings, activated carbon works well as an adsorbent when it comes to removing Cd.Keywords: Heavy Metal, Cd Removal, Adsorption, Optimum Conditions, Isotherm Study
-
Global Journal of Environmental Science and Management, Volume:10 Issue: 3, Summer 2024, PP 1067 -1084BACKGROUND AND OBJECTIVESThe textile industry is known to produce large amounts of dyes and other harmful contaminants. This issue is of great importance as it adversely affects both water resources and the well-being of organisms. To address this issue, biochar is frequently used as a sustainable and environmentally friendly material for removing chemical contaminants during wastewater treatment. The aim of this study was to evaluate the viability of utilizing biochar obtained from banana peels as a promising bioadsorbent for reducing environmental pollution caused by direct navy blue dye. The research investigated various factors such as temperature, potential of hydrogen levels, particle size, and concentrations to determine the effectiveness of biochar in dye removal.METHODSThe biochar obtained was separated into powdered and granular forms based on particle sizes of 425 and 850 micrometer, respectively. The biochar's textural characteristics were assessed through nitrogen adsorption/desorption isotherms. Fourier transform infrared spectroscopy and the Boehm method were employed to analyze and measure organic functional groups, specifically acidic groups, for identification and quantification purposes. Batch experiments were performed to ascertain the effects of the initial concentration and potential of hydrogen on the adsorption capacity and removal percentage.FINDINGSThe results indicated that the powdered biochar obtained at 500 degrees Celsius had the higher surface area, with a value of 80.4 square meter per gram. The biochar demonstrated remarkable removal percentages, achieving 97 percent at the lowest concentration and 89 percent at the highest concentration, when the potential of hydrogen was adjusted to a value of 6. The Freundlich model gave the best fit to the experimental data for this biochar and obeyed pseudo second order kinetics, with correlation coefficients of 0.93 and 0.99, respectively.CONCLUSIONThis study provides evidence of the high removal efficiency achieved by biochar derived from banana peel waste in the removal of direct navy blue dye. Precise temperature control during the calcination process is essential to ensure its favorable chemical and textural properties. The unique attributes of banana peel biochar position it as an exceptionally promising adsorbent material. Not only is it cost-effective and environmentally friendly, but it also outperforms current wastewater treatment technologies in terms of competitiveness. Its remarkable ability to reduce contaminants, particularly the removal of dyes, further solidifies its potential as a highly effective solution.Keywords: Adsorption, Banana Peel, biochar, Isotherms, Navy blue dye, Textile industry
-
Pollution, Volume:10 Issue: 2, Spring 2024, PP 833 -846The applicability of Polyetheretherketone/polyvinylalcohol nanocomposite modified with zinc oxide nanoparticles synthesis for the removal of benzyl butyl phthalate from wastewater. Identical techniques, including BET, FT-IR, XRD, and SEM, have to characterize this unknown material. The investigation shows the applicability of adsorbent PEEK/PVA/ZnONPs, as an available, suitable, and low-cost adsorbent for adequately removing the benzyl butyl phthalate from wastewater. The impacts of variables, including benzyl butyl phthalate concentration, adsorbent, pH, and time (15 mgL-1, 0.3 g, 5.0, and 60 min). Based on the received data, the adsorption of benzyl butyl phthalate on the PEEK/PVA/ZnONPs adsorbent agrees well with the Langmuir adsorption model isotherm (qm = 34.24 mgg-1). The results of the thermodynamic parameter showed a negative enthalpy (-77.0 KJ/mol), a negative Gibbs free energy (-11.7 KJ/mol), and negative entropy (-274.0 J/K.mol). This led to the conclusion that the adsorption process is energetically possible, and exothermic was also spontaneous. This work indicates that the PEEK/PVA/ZnONPs, used as an ecologically adapted, adsorbent holds promise for eliminating benzyl butyl phthalate from wastewater.Keywords: Benzyl butyl phthalate, Adsorption, Composite membrane, Zinc oxide Nanoparticles, Wastewater
-
Pollution, Volume:10 Issue: 1, Winter 2024, PP 528 -549Cedrus deodara is a coniferous tree native to Himalayan region. Its wood is a valuable resource for the timber industry; however, its bark is typically discarded as a waste material. The present study examines the performance of Cedrus deodara bark powder (CD) as an inexpensive adsorbent for elimination of Pb (II) ions. In addition to this multiple linear regression (MLR) and artificial neural network (ANN) models were developed for modelling the adsorption process and prediction of Pb (II) removal efficiency. The structural and chemical properties of CD were explored using Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM), Energy Dispersive Spectrometer (EDS), X-Ray Diffractometer (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Batch experiments were conducted to investigate the influence of factors including pH, contact time, initial Pb (II) concentration and temperature on Pb (II) adsorption. The adsorption followed pseudo-second-order kinetic and Langmuir isotherm models with maximum monolayer uptake capacity 77.52 mg/g. Based on the thermodynamic criteria, the process was endothermic and spontaneous with enthalpy change (ΔH = 8.08 kJ/mol), free energy change (ΔG = -2.44 kJ/mol) and entropy change (ΔS = 0.03 kJ/K/mol). Statistical comparison of MLR model (R2 = 0.817, RMSE = 8.954, MAPE = 17.379 %) and ANN model (R2 = 0.993, RMSE = 1.777, MAPE = 2.054 %) confirmed that ANN model was far more accurate in predicting removal efficiency.Keywords: ANN, MLR, Adsorption, Cedrus deodara, lead
-
Pollution, Volume:10 Issue: 1, Winter 2024, PP 495 -510
Trace metal elements are toxic to the environment and human health and can be removed from water through adsorption. Development of low-cost adsorbents would always been a matter of achievement of every adsorption study as usually many adsorbents were found to be expensive in nature. In this regard, biochar adsorbents gained significant attention due to high adsorption capacity, low-cost and environmental sustainability. Pyrolysis is used to produce biochar adsorbents at varying temperature ranged from 300°C-700°C. The adsorption capacities of palm fiber biochar adsorbents are remarkable which was found around ~198 mg/g for cadmium removal. However, bamboo-based biochar had 868 mg/g of adsorption capacity for arsenate removal. This review aims to provide the current discusses the sources and impacts of trace metal elements in water along with properties of biochar including its composition, surface area, pore structure, and surface functional groups. Further, various types of biomasses have also been mentioned for producing biochar such as agricultural wastes, food wastes, forestry residues, etc. The paper also discusses the different types of mechanisms involved in the adsorption of heavy metal biochar adsorbents like electrostatic attraction, ion exchange, surface complexation etc.
Keywords: Adsorption, Low-cost biochar, Trace metal element removal, Pyrolysis, Water purification -
The problem of water pollution with pesticides is one of the most dangerous types of pollution, as it is considered one of the most important causes of cancer for humans, as well as the destruction of the aquatic environment. Currently, several techniques have been used to solve this problem, the most prominent of which is the adsorption technique.The purpose of this study is to investigate the removal of hymexazol pesticide from an aqueous solution by using a cadmium oxide nanopartical adsorbent. CdO NPs were prepared by the photolysis method, and they were characterized by several characterizationtechniques, such as XRD, TEM, and FE-SEM. Batch adsorption experiments were performed using a variety of factors, such as contact time, adsorbent dose, initial pesticide concentration, and temperature. The results showed that the removal efficiency of hymexazol pesticide on CdO NPs was the highest at a contact time of 50 minutes. The equilibrium data were well fitted with Freundlich mode. The kinetic investigations reveal that the pseudo-second-order model can describe hymexazol pesticide adsorption processes. According to the thermodynamic study, hymexazol pesticide adsorption is a physisorption-endothermic and spontaneous process.
Keywords: Adsorption, Cadmium Oxide nanopartical, Hymexazol, Pesticide, Nanotechnology, Water contamination -
زمینه و هدف
در این مقاله تهیه نانو ذرات زئولیت با استفاده از آسیای سیاره ای در زمان های مختلف انجام شد. همچنین از سدیم هگزا متا فسفات به عنوان متفرق کننده در خردایش زئولیت استفاده شد. در ادامه، نانوذرات زئولیت تهیه شده برای حذف فلزات سنگین نیکل، مس و کادمیوم از پساب های مصنوعی در سیستم ناپیوسته بکار گرفته شد.
روش بررسیدر مطالعه حاضر، نخست تغییرات اراضی جنگلی منطقه گرگان در بازه زمانی 20 ساله تعیین و سپس، مدل سازی این تغییرات با استفاده از مدل Geomod اجرا گردید. به این منظور، نقشه های کاربری زمین بازه های مطالعاتی با استفاده از تصاویر ماهواره ای تهیه و آشکارسازی تغییرات با روش مقایسه پس از طبقه بندی انجام شد. سپس، مدل Geomod برای مدل سازی تغییرات اراضی جنگلی اجرا گردید.
روش بررسیدر این مقاله به کمک آسیای گلوله ای و سیاره ای اقدام به تولید نانوزئولیت کرده و در ادامه در آزمایش های جذب امکان بهبود حذف یون ها توسط ماده تولیدی بررسی می شود. آزمایش های جذب به صورت ناپیوسته در شرایط آزمایشی متغیر مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت اثر سدیم هگزا متا فسفات بر جذب فلزات سنگین نیکل، مس و کادمیوم نشان داده می شود.
یافته هابررسی تاثیر سدیم هگزا متا فسفات بر خردایش و جذب فلزات سنگین توسط نانو زئولیت نشان داد که استفاده از سدیم هگزامتا فسفات منجر به کاهش مصرف انرژی در خردایش شده و تاثیر مثبت بر حذف فلزات نیکل و کادمیوم توسط نانو زئولیت داشته است.
بحث و نتیجه گیریتاثیر سدیم هگزا متا فسفات سدیم بر روی جذب فلزات نیکل، کادمیوم و مس نشان داد که این ماده تاثیر مثبت بر جذب یون های نیکل و کادمیوم بر ذرات نانو زئولیت داشته اما هیچ گونه تاثیری بر جذب یون مس نداشته است.نانو زئولیت ها بدلیل داشتن ذرات با اندازه نانو دارای مساحت سطح خارجی بزرگتر بوده و طول نفوذ کمتری برخوردارند بنابراین ظرفیت جذب آن ها بسیار بالا می باشد.
کلید واژگان: فلزات سنگین, آسیای سیاره ای, نانو زئولیت, جذبBackground and ObjectiveIn this paper, the preparation of nano zeolite was carried out at different grinding times using a dry planetary ball mill. Sodium Hexa Meta Phosphate (SHMP) was introduced as the dispersant in the milling of natural zeolite adsorbent. In the next step, to remove and adsorb heavy metal ions such as nickel, copper, and cadmium, the application of nano zeolite was studied in batch mode.
Material and MethodologyIn this paper, zeolite nanoparticles were produced using planetary and ball mills. Adsorption experiments were conducted to investigate the adsorption of nickel, copper, and cadmium using new nano zeolite adsorbent.
FindingsThe effect of Sodium Hexa Meta Phosphate (SHMP) on grinding and adsorption of ion metals by nano zeolite was investigated and results showed that the application of SHMP led to lower energy consumption in grinding and had a positive effect on nickel and cadmium removal from aqueous solution by nano zeolite particles.
Discussion and ConclusionsThe effect of sodium hexametaphosphate on the absorption of nickel, cadmium, and copper metals showed that this reagent had a positive effect on the absorption of nickel and cadmium ions on nanozeolite particles, but it did not affect the absorption of copper ions. Nano-zeolites have a larger external surface area and a shorter diffusion path length due to having nano-sized particles, so their absorption capacity is very high.
Keywords: Planetary ball mill, Nano-zeolite, Heavy metal, Adsorption -
مقدمه
افزایش صنایع مختلف و رشد روزافزون جمعیت کره زمین سبب ایجاد انواع آلودگی در محیط زیست شده است. یکی از مهم ترین آلاینده های موجود در آب که دارای خطرات متعددی بر سلامت انسان و موجودات زنده و خطرات مهم محیط زیستی است، ترکیبات آنیونی در غلظت بالا می باشد. فلزسنگین کروم یکی از این آلاینده هاست که موجب ایجاد آلودگی در محیط زیست شده و خطرات متعددی برای سلامت انسان و سایر موجودات زنده به همراه دارد. روش های مختلفی برای حذف فلزات سنگین از آب مورد ارزیابی قرار گرفته اند که اغلب شامل فرآیندهای شیمیایی یا انرژی بر است. لذا اصلاح این منابع با کمک جاذب های مقرون به صرفه و با صرف انرژی کم حایز اهمیت است. مطالعات گذشته نشان می دهند که بایوچار، بایوچارهای دارای پوشش فلز و کامپوزیت های کربن- فلز کارایی بالایی در حذف آلاینده کروم با غلظت 20 میلی گرم در لیتر از آب دارند ولی تاکنون تاثیر این جاذب ها بر حذف این آلاینده ی آنیونی در غلظت های بالا مورد بررسی قرار نگرفته است.
مواد و روش هادر این پژوهش کارایی جاذب های مختلف (بایوچار، بایوچار دارای پوشش مس، بایوچار دارای پوشش آلومینیوم، بایوچار دارای پوشش آهن، کامپوزیت بایوچار- مس، کامپوزیت بایوچار- آلومینیوم و کامپوزیت بایوچار- آهن) بر حذف کروم با غلظت 300 میلی گرم در لیتر از آب مورد بررسی قرار گرفت. بایوچارهای دارای پوشش فلز از ترکیب فلزات (مس، آهن و آلومینیوم) با غلظت 10000 میلی گرم بر کیلوگرم با بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه ی سانتی گراد و کامپوزیت های بایوچار- فلز مختلف از ترکیب این فلزات با کاه برنج و سپس حرارت دهی نمونه ها در دمای 600 درجه ی سانتی گراد تهیه شدند. به منظور تعیین کارایی جاذب ها، 5/0 گرم از هر جاذب با 40 میلی لیتر محلول کروم با غلظت 300 میلی گرم بر لیتر و 6= pH ترکیب شده و به مدت سه ساعت تکان داده شدند تا به تعادل رسیدند. سپس نمونه ها برای مدت 5 دقیقه با دور rpm 6000 سانتریفیوژ شده و فیلتراسیون، غلظت نهایی آلاینده قرایت شد و درصد حذف کروم محاسبه گردید.
نتایجنتایج پژوهش حاضر نشان می دهد که تمامی جاذب های مورد استفاده، در حذف غلظت بالای کروم از آب موثر بودند. کمترین میزان حذف این آلاینده مربوط به نمونه بایوچار بود که تنها توانست 28/15 درصد از این آلاینده را از آب حذف نماید و بیشترین میزان حذف با استفاده از کامپوزیت بایوچار- آهن حاصل شد، که این جاذب 45/44 درصد از آلاینده را از محلول آبی حذف کرد. با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش مشاهده می شود که بایوچارهای دارای پوشش فلز و کامپوزیت های بایوچار- فلز نسبت به جاذب بایوچار دارای کارایی بهتری در حذف کروم از آب می باشند. به طور مثال، کامپوزیت بایوچار- آهن و بایوچار دارای پوشش آهن توانستند به ترتیب 45/44 و 867/30 درصد از آلاینده ی کروم را از محلول آبی حذف کنند در حالی که بایوچار کاه برنج تنها قادر به حذف 28/15 درصد از این آلاینده از آب بود.
بحث:
نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد که بایوچار پوشش دار شده با آهن و کامپوزیت بایوچار- آهن، نسبت به سایر نمونه های دارای پوشش سطحی و کامپوزیت های بایوچار-فلز دارای توانایی بیشتری در حذف آلاینده کروم از محلول آبی بوده است و توانسته است موفق تر عمل کند. بنابراین کاربرد این جاذب ها می تواند در اصلاح آب آلوده به این آلاینده موثر باشد.
کلید واژگان: آلاینده آنیونی, بایوچار, بایوچار با پوشش فلزی, کامپوزیت بایوچار- فلز, جذبIntroductionThe increase of various industries and the ever-increasing growth of the population of the planet have caused all kinds of contamination in the environment. One of the most important contaminants in water, which has many risks for human health and living organisms and important environmental risks, is anionic compounds in high concentration. Chromium is one of these contaminants that causes contamination in the environment and brings many risks to human health and other living organisms. Various methods have been evaluated to remove heavy metals from water, which often include chemical or energy-intensive processes. Therefore, it is important to modify these sources with the help of affordable adsorbents and with low energy consumption. Previous studies showed that biochar, metal-coated biochars and carbon-metal composites are highly effective in removing chromium contaminants with a concentration of 20 mg/liter from water, but so far the effect of these adsorbents on removing this anionic contaminant in high concentrations has not been investigated.
Materials and MethodsIn this research, the efficiency of different adsorbents (biochar, copper-coated biochar, aluminum-coated biochar, iron-coated biochar, biochar-copper composite, biochar-aluminum composite and biochar-iron composite) on the removal of chromium, with a concentration of 300 mg per liter, from water was investigated. Metal-coated biochars were prepared from the combination of metals (copper, iron and aluminum) with a concentration of 10000 mg/kg with biochar produced at 600 degrees Celsius and various biochar-metal composites were prepared from the combination of these metals with rice straw and then the samples were pyrolyzed at 600 degrees Celsius. In order to determine the efficiency of the adsorbents, 0.5 grams of each adsorbent was mixed with 40 ml of chromium solution with a concentration of 300 mg/l and pH= 6 and shaken for three hours until they reached equilibrium. Then the samples were centrifuged for 5 minutes at 6000 rpm and after the filtration, the final concentration of the contaminant was obtained and the percentage of chromium removal was calculated.
ResultsThe results of the present study showed that all of the applied adsorbents were effective in removing high concentrations of chromium from water. The lowest removal rate of this contaminant was related to the biochar sample, which only removed 15.28% of this contaminant from water; And the highest amount of removal was achieved using iron composite, which removed 44.45% of the contaminant from the aqueous solution. According to the results of this research, it can be observed that coating biochar and rice straw with metals has been able to increase the efficiency of this adsorbent in removing chromium from water. For example, iron composite and iron-coated biochar were able to remove 44.45 and 30.86% of chromium contaminant from the aqueous solution, respectively, while rice straw biochar was only able to remove 15.28% of this contaminant from water.
DiscussionThe results of present study showed that iron coated biochar and biochar-iron composite had more ability to remove chromium contaminant from aqueous solution than other metal coated biochars and biochar-metal composites and were able to perform more successfully. Therefore, the use of these adsorbents can be effective in the treatment of chromium-contaminated water.
Keywords: Adsorption, Anionic contaminant, Biochar, Biochar-metal composite, Metal coated biochar -
Large volumes of contaminated industrial wastewater have caused growing concern among researchers and environmentalists. Benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, and styrene (BTEXS) cyclic hydrocarbons in industrial effluents are often completely stable to biodegradation and must be treated before disposal. In this context, using adsorption processes is a potential alternative for treating a wide range of organic pollutants, especially aromatic compounds in industrial wastewater. This study investigated the preparation of MCM-41 from silica; extracted from rice husk ash; MCM-41 was green synthesized to evaluate the effect of mesoporous used in BTEXS removal of an aqueous medium using the Taguchi method. The aqueous solution contains cyclic hydrocarbons was synthetically prepred based on real industrial effluent in concentrations of 50, 100, and 150 mg/l using MCM-41 catalysts, in doses of 0.1, 0.5, and 1g, at different pH values. In the present study, the optimum results obtained by Taguchi method analysis were pH =11, for duration of 60 minutes, the concentration of cyclic hydrocarbon solution BTEXS 100 mg/l, and nanoparticle dose of 0.5 g. The maximum BTEXS removal of 77.36% was achieved by the use of hydrogen peroxide.Keywords: Adsorption, BTEXS aromatics, MCM-41 catalyst, Rice Husk Ash, Taguchi method
-
Pollution, Volume:9 Issue: 4, Autumn 2023, PP 1396 -1413Acid-activated corn husk waste (CHW) was used to investigate the adsorption mechanism of Indigo Carmine (IC) dye from an aqueous solution. The effect of different operating parameters such as pH (1-7), initial IC dye concentration (40-400 mg/L), contact time (5-75 min), and heating temperature (25–200 °C) was measured on the removal of IC dye by the CHW. The maximum uptake of IC dye was observed at an initial pH of 2. The maximum capacity of 13.57 mg/g and the maximum dye removal of 89.01 % in wastewater. The adsorbents were characterized using Fourier Transforms Infrared Spectrophotometry (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis, X-ray Fluorescence (XRF), and Thermogravimetry Analysis. The characterization process reveals the differences in adsorbent characteristics before and after the adsorption processes. The Langmuir showed the best fitting (R2 = 0.977) and described multilayer adsorption on diverse surfaces. The pseudo-second-order kinetic model best correlated with the experimental data (R2 = 0.981). Thermodynamics revealed that adsorption was favorable spontaneous and exotherm. The study's results indicated that using CHW as a low-cost adsorbent to treat IC dye was efficient and beneficial to the environment.Keywords: Adsorption, Corn husk, Indigo Carmine, Low-cost, waste
-
ترکیبات اورگانوفسفره به طور گسترده در سراسر جهان به عنوان آفت کش استفاده می شوند که خطرات زیادی برای سلامت انسان و محیط زیست ایجاد می کنند. این پژوهش باهدف حذف حشره کش دیازینون از محلول آبی به کمک جاذب پلی پیرول (PPy) بر روی پلی ونیل الکل (PVA) در سیستم ناپیوسته انجام شد. شناسایی ساختار جاذب از طریق آنالیزهای SEM و FTIR انجام گرفت. اثر پارامترهای تجربی pH، زمان تماس، غلظت اولیه دیازینون و جرم اولیه جاذب برجذب سطحی مطالعه شد. بنابر آزمایش ها انجام شده، pH بهینه جذب دیازینون به کمک جاذب PPy/PVA در دمای oC 20،6 بود. با افزایش زمان تماس کارایی جذب افزایش یافت و بعد از گذشت min10 به حالت تعادل (%98) رسید. ظرفیت جذب دیازینون با افزایش جرم جاذب افزایش یافت و به بالاترین مقدار خود در جرم جاذب g 025/0 در ml10 محلول آبی دیازینون رسید. بررسی سینتیک واکنش نشان داد که داده ها از معادلات موریس- وبر و شبه درجه دوم پیروی کردند. هم چنین داده های تعادلی با ایزوترم فرندلیچ تطابق خوبی نشان دادند. بر اساس نتایج به دست آمده در مطالعه حاضر، جاذب PPy/PVA از قابلیت بالایی برای حذف آفت کش دیازینون برخوردار بوده و می توان آن را به عنوان یک جاذب ارزان قیمت، کارآمد و در دسترس برای حذف آفت کش دیازینون از محلول های آبی پیشنهاد کرد. بیش ترین ظرفیت جذب دیازینون توسط کامپوزیت پلیمریmg/g 37/23 بود.کلید واژگان: ایوترم, حشره کش دیازینون, جذب, کامپوزیت پلیمریOrganophosphorus compounds are extensively used worldwide as pesticides which cause great hazards to human health and the environment. The aim of this study was to investigate the removal of diazinon insecticide from aqueous solution by using polypyrrole (PPy) onto polyvinyl alcohol (PVA) adsorbent in a batch system. Investigation of the adsorbent structure was performed by SEM and FTIR analyses. The effect of experimental parameters on adsorption such as pH, contact time, initial diazinon concentration, and initial adsorbent mass was studied. According to the experiments, the optimal pH of diazinon adsorption by PPy/PVA adsorbent at 20 °C was 6. As the contact time increased, the adsorption efficiency increased and reached equilibrium (98%) after 10 min. The adsorption capacity of diazinon increased with increasing adsorbent mass and reached its highest value in the adsorbent mass of 0.025 g in 10 ml of aqueous diazinon solution. The kinetics study showed that the data followed by Morris–Weber and pseudo-second-order equations. The equilibrium data also show good agreement with the Freundlich isotherm. Based on the results of the present study, PPy/PVA adsorbent has a high potential for diazinon pesticide removal and it can be suggested as a cheap, efficient and available adsorbent for diazinon pesticide removal from aqueous solutions. The maximum adsorption capacity of mercury by polymer composite was 23.37 mg/g.Keywords: Adsorption, Diazinon insecticide, Isotherms, polymer composite
-
در این مطالعه نانوذرات آهن صفر ظرفیتی به روش احیای کلرید فریک توسط بوروهیدرید سدیم سنتز و بر روی هیدروکسی آپاتیت تثبیت گردید. به منظور ارزیابی جاذب در حذف فلزات سنگین مس و نیکل، اثر پارامترهای مختلف جذب مانند زمان تماس، دما، غلظت اولیه یونهای فلزی، میزان جاذب و pH مورد بررسی قرار گرفت. بالاترین میزان راندمان جذب هر دو فلز در حالت pH برابر با 7، زمان ماند برابر با min 45، دمای C 80، میزان جاذب g 1/0 و غلظت اولیه mg L-1 5 بدست آمد. نتایج نشان داد که دادههای سینتیک و ایزوترم جذب به ترتیب به خوبی از معادلات شبه مرتبه دوم و لانگمویر- فروندلیچ پیروی میکنند. حداکثر ظرفیت جذب جاذب برای حذف فلزات مس و نیکل بهترتیب mg g-1 138 و mg g-1 108 به دست آمد. نتایج نشان داد که جاذب بهدلیل سطح مخصوص و واکنشپذیری زیاد در مدت زمان min 45 بدون کنترل pH قادر به حذف بیش از 95% درصد فلزات فوق است. بررسی تغییرات پارامترهای ترمودینامیکی نظیر تغییرات آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد گیبس نشان داد که جذب به لحاظ ترمودینامیکی مطلوب بوده و از طریق فرآیندهای خودبخودی رخ میدهد.
کلید واژگان: ایزوترم, جذب, سنتیک, نانوذرات آهن صفر ظرفیتیIn this study, hydroxyapatite-supported zero-valent iron nanoparticle was synthesized by the sodium borohydride reduction method. To evaluate the performance of adsorbent for the removal of Cu(II) and Ni(II) ions, the influence of different sorption parameters, such as contact time, temperature, initial concentration of metal ions, the dosage of adsorbent, and pH value of the solutions were investigated. The highest removal efficiency of both metals occurred under the optimal conditions of 7, 45 min, 0.1, 50 ºC, and 5 mg/l for pH, contact time, adsorbent mass, temperature, and initial concentration, respectively. The kinetic and equilibrium data were well fitted by the pseudo-second-order model and Langmuir- Freundlich model, respectively. The maximum adsorption capacities of adsorbent towards Cu(II) and Ni(II) were 138 and 108 mg/g, respectively. The results indicated that the adsorbent could remove the majority of metals (95%) within 40 min without pH control. Thermodynamic parameters, i.e., ΔG°, ΔH°, and ΔS°, indicated that the sorption process was spontaneous and thermodynamically favorable.
Keywords: Adsorption, Entropy, Isotherm, Kinetics, ZVI Nanoparticles -
زمینه و هدفنشاسته به طور گسترده ای در صنایع غذایی، دارویی، کاغذسازی و منسوجات استفاده می شود پساب این واحدها دارای میزان اکسیژن بیولوژیکی بالایی است که لازم است تصفیه شود. در این پژوهش، قابلیت جذب نشاسته از محلول آبی با استفاده از نانو ذرات فلزی پوشش داده شده با کیتوزان، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. با توجه به این که کیتوزان بیوپلیمری، غیر سمی، زیست سازگار و قابل تجزیه بیولوژیکی است و همچنین دارای ظرفیت جذب بالا، تجزیه پذیری، پایداری، سهولت تولید و هزینه کم می باشد، لذا امکان استفاده از این نانو ذرات در سیستم های تصفیه پساب، می تواند مد نظر قرار گیرد.روش بررسیابتدا نانو ذرات مگنتیتی کیتوزان تهیه گردید و مشخصات ساختار و ریخت شناسی این نانو جاذب بررسی شد. سپس عملکرد نانو جاذب و تاثیر پارامترهای موثر بر میزان جذب نشاسته، نظیر: زمان تماس، میزان جاذب، غلظت اولیه جذب شونده، دما و pH محلول، مطالعه شد.یافته هانتایج نشان داد که امکان جذب نشاسته با نانو ذرات فلزی پوشش داده شده با کیتوزان میسر است و ماکزیمم درصد جذب در شرایط pH معادل 5 و مدت زمان تماس 60 دقیقه برابر 84 درصد بود. مطابق داده های آزمایشی انطباق بالاتری با ایزوترم لانگمیر نسبت ایزوترم فروندولیچ دارند. همچنین نتایج نشان داد که این داده ها از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم تبعیت میکند.بحث و نتیجه گیریبا توجه به نتایج اگرچه امکان کاهش میزان نشاسته با استفاده از نانو جاذب مغناطیسی کیتوزان میسر است ولی لازم است مطالعات پایلوتی و بررسی فنی و اقتصادی جهت امکان استفاده هیبریدی با روش های متداول دیگر در تصفیه پساب واحد های فرآورش نشاسته نیز انجام شود.کلید واژگان: نانو ذرات, کیتوزان, نشاسته, جذب, ایزوترمBackground and ObjectiveStarch is widely used in food, pharmaceutical, paper & textile industry in large quantities. The wastewater of these units have high biological oxygen demand (BOD). In this study, the adsorption capacity of starch from aqueous solution was investigated using metal nanoparticles coated with chitosan. Due to the fact that chitosan biopolymer is non-toxic, biocompatible and biodegradable and also high adsorption capacity, degradability, stability, easily production and low cost, so the possibility of this nanoparticle can be considered in starch wastewater treatment.
Material andMethodologyFirst, magnetic nanoparticles was and the structure characteristics and morphology of this nano particle were investigated. Then, the performance of nano-adsorbent and the effect of effective parameters on starch uptake, such as contact time, adsorbent, initial adsorbent concentration, temperature and pH of the solution, were studied.FindingThe results showed that it is possible the adsorption of starch with metal nanoparticles coated with chitosan. The maximum adsorption 84 present of starch is obtained at pH 5, contact time: 60 minutes and the dosage 2 mg of adsorbent per liter. According on experimental data are more compatible with the Langmuir isotherm than the Freundlich isotherm. The results also showed that these data follow a pseudo-second order kinetic model.
Discussion andConclusionAccording to the results, although it is possible to reduce the amount of starch by using magnetic chitosan nanosorbent, but it is necessary to pilot and techno- economical study to investigate hybrid use with other conventional methods in treatment system of starch processing units.Keywords: Nanoparticles, Chitosan, Starch, Adsorption, Isotherm -
سابقه و هدف
شیرابه موجود در محل دفن پسماندهای شهری، پساب بسیار سمی و خطرناکی است که معمولا به دلیل ماهیت پیچیده به عنوان منبع بالقوه آلودگی شناخته می شود. فلزات سنگین از مهمترین آلاینده های موجود در شیرابه هستند که با ورود به زنجیره غذایی و به دلیل توانایی تجمع پذیری زیستی، اثرات بهداشتی خطرناکی برای انسان به دنبال خواهند داشت. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی بیوچار ارزان قیمت و قابل دسترس تولید شده از زایدات فضای سبز شهری در جذب فلز سنگین سرب (Pb) از شیرابه محل دفن پسماندهای شهری، بررسی پارامترهای موثر بر آن و مدل سازی سینتیک و ایزوترم واکنش های جذب، صورت گرفت.
مواد و روش هاشیرابه محل دفن پسماندهای شهری بابل به عنوان نمونه واقعی برای انجام آزمایش های جذب، مورد استفاده قرار گرفت. سرشاخه های هرس شده درختان شهری، جمع آوری و به عنوان منبع زیست توده برای ساخت بیوچار استفاده شدند. تولید بیوچار با فرآیند پیرولیز در دمای 700 درجه سانتی گراد و زمان ماند یک ساعت، صورت گرفت. سپس مشخصات جاذب شامل سطح مخصوص (BET) و ویژگی های ظاهری (SEM) تعیین شدند. آزمایش های جذب در مقیاس آزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته انجام گرفت. تاثیر پارامترهای زمان تماس (30 تا 300 دقیقه)، مقدار بیوچار (یک تا 50 گرم بر لیتر) و اندازه ذرات بیوچار (2-1 میلی متر و 75-63 میکرومتر) بر جذب Pb بررسی شد و در نهایت بهترین الگوی فرآیند جذب، از طریق بررسی میزان انطباق داده های تجربی جذب با مدل های سینتیک و ایزوترم، مشخص گردید.
نتایج و بحث :
آنالیز کیفیت شیمیایی نمونه شیرابه برداشت شده از محل دفن پسماندهای شهری بابل مشخص کرد که غلظت یون Pb در آن برابر با 94/4 میلی گرم در لیتر است. سطح ویژه BET بیوچار تولید شده از زایدات فضای سبز شهری 44/292 مترمربع به ازای هر گرم تعیین شد که نشان دهنده آن است که جاذب دارای سطح ویژه مناسبی برای جذب است. همچنین میکروگراف SEM نشان داد که بیوچار تهیه شده دارای تخلخل بالا است و سطح ناهمگنی دارد که این مساله می تواند قابلیت و شانس این جاذب را در جذب آلاینده افزایش دهد. در مراحل بعدی، میزان جذب Pb از شیرابه محل دفن پسماندهای شهری بابل مورد بررسی قرار گرفت. مطابق یافته ها، راندمان جذب Pb از شیرابه محل دفن پسماندهای شهری بابل با افزایش زمان تماس و افزایش نسبت بیوچار به شیرابه، افزایش می یابد. همچنین کاهش اندازه ذرات بیوچار موجب افزایش بازده جذب می شود. حداکثر راندمان جذب توسط بیوچار با اندازه ذرات 2-1 میلی متر در زمان تماس 90 دقیقه و مقدار بیوچار 20 گرم بر لیتر به میزان 06/89 درصد به دست آمد. در حالی که کاربرد بیوچار با اندازه ذرات 75-63 میکرومتر در شرایط زمان تماس 120 دقیقه و مقدار بیوچار 20 گرم بر لیتر، منجر به حذف کامل و 100 درصدی یون Pb از شیرابه مورد مطالعه گردید. همچنین سینتیک شبه مرتبه دوم و ایزوترم لانگمیر به عنوان مناسب ترین مدل ها جهت توصیف فرآیند جذب Pb تشخیص داده شدند.
نتیجه گیریاستفاده از بیوچار تهیه شده از زایدات فضای سبز به عنوان جاذب کم هزینه و ارزان قیمت، نه تنها آلایندگی فلزات سنگین و مخاطرات بهداشتی ناشی از آنها را در شیرابه محل دفن پسماندهای شهری کاهش می دهد، بلکه موجب مدیریت زایدات فضای سبز از طریق تبدیل آنها به یک ماده ارزشمند و تقلیل آثار سوء محیط زیستی در نتیجه دفع آنها خواهد شد.
کلید واژگان: بیوچار, جذب سطحی, فلزات سنگین, پسماندهای شهری, شیرابهIntroductionLandfill leachate is a highly toxic and hazardous form of wastewater due to its complex composition characteristics. Effective removal of heavy metals from landfill leachate is of great concern due to the fact that toxic metals can seriously threaten the food chain, and therefore the human health. The main objective of this work was to study the utilizing of low-cost pruning residues in the production of biochar and its application in removal of lead (Pb) from landfill leachate.
Material and methodsLeachate produced in Babol municipal solid waste landfill was used as an adsorbent solution. Pruning residues were collected and used for biochar preparation. Biochar produced under the pyrolytic temperature of 700°C with a 1-hour retention time. The adsorption mechanism of pruning waste biochar to Pb was analyzed through BET surface area and scanning electron microscope (SEM) tests. Batch experiments were performed to study the effects of adsorption parameters on Pb removal. The influence of contact time (30-300 min), adsorbent dosage (1-50 g/L), as well as particle size (1-2 mm and 63-75 µm) was investigated. Moreover, the kinetic and isotherm models were applied to the experimental data to predict the adsorption parameters.
Results and discussionThe results obtained from the analysis of the untreated Babol landfill leachate was revealed that the Pb concentration was about 4.94 mg L-1. The surface area of the produced biochar was determined to be 292.44 m2 g-1. SEM microstructure of the biochar showed the developed surface area with visible pores. All of these data seem to suggest a great potential for pruning residues biochar to Pb removal. The adsorption of Pb was mainly affected by contact time, adsorbent dose, and biochar particle size. Higher contact time and adsorbent dosage showed higher uptake of Pb. Whereas, the uptake of Pb ions onto pruning residues biochar was substantially reduced with increase the biochar particle size. Maximum Pb percentage removal was observed at a contact time of 90 min and with an optimum biochar dosage of 20 g L-1 (89.06% removal) for biochar with 1-2 mm particle size. While, biochar with particle size of 64-75 µm can removed Pb to almost 100% at a contact time of 120 min and with an optimum biochar dosage of 20 g L-1. The kinetic study showed that adsorption can be well described by the pseudo-second order kinetic model. This supports the chemisorption theory behind the pseudo-second order kinetic model for the adsorption system. The results of isotherm models implied that the behaviors of the isotherms are more appropriate for the Langmuir model, showing a monolayer adsorption capacity for Pb.
ConclusionFindings of this research demonstrated the applicabil ity of pruning residues biochar as an economic adsorbent for the removal of the Pb from landfill leachate. On the other hand, the crop residue burning poses a threat to the environment and human health due to the emission of toxic gasses and particulate matter. So, conversion of pruning residues to biochar and its application to heavy metal removal is a useful and environment-friendly alternative to crop residue and biomass burning.
Keywords: Biochar, Adsorption, Heavy Metals, Municipal waste, Leachate -
عملکرد جاذب نانو هیبرید اکسید دو تایی آهن- سریوم آمین دار شده/ کیتوسان/ پلی وینیل الکل سنتز شده به روش کستینگ برای جذب کاتیون های مس و نیکل از سیستم آبی بررسی شده است. جاذب های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای FESEM ، FTIR و BET مشخصه یابی شدند. تاثیر میزان اکسیدهای تکی و دوتایی، میزان اکسید دوتایی آهن سریوم آمین دار شده، pH محلول، غلظت اولیه کاتیون فلزی، زمان تماس و دما روی میزان ظرفیت جذب در یک سیستم نا پیوسته ارزیابی شد. نتایج نشان دادند که ظرفیت جذب به طور معنا داری بعد از اصلاح جاذب با نانو ذرات اکسیدی آمین دار شده آهن- سریوم، افزایش یافته است. داده های سینتیکی و تعادلی به ترتیب توسط مدل های دو اکسپونانسیلی و ردلیچ پترسون با دقت بالایی ارزیابی شدند. حداکثر ظرفیت جذب جاذب نانو هیبریدی برای کاتیون های مس و نیکل بترتیب برابر 9/246 و 6/88 میلی گرم بر گرم در دمای 45 درجه سانتی گراد بدست آمد. مطالعه ترمودینامیکی جذب گرما گیر و خود بخودی را برای هر دو کاتیون فلزی نشان داد و فرایند جذب در دماهای بالاتر، مطلوب تر بود. جاذب نانو هیبرید سنتز شده به آسانی بعد از پنج مرحله دفع- جذب احیا شد.
کلید واژگان: اکسید دوتایی آمین دار شده, کیتوسان, روش کستینگ, نانوهیبرید, جذبThe performance of the Fe3O4- CeO2- NH2/ chitosan/ Polyvinyl alcohol nano hybrid synthesized by casting method was investigated for the adsorption of Cu (II) and Ni (II) cations from water system. The synthesized nano hybrid adsorbents were characterized by FESEM, BET and FTIR analyses. The effect of single and binary oxides content, Fe3O4-CeO2-NH2 content, pH, initial cation concentration, contact time and temperature on the adsorption capacity was evaluated in a batch system. The results showed that the adsorption capacity significantly increased after modification of adsorbent with Fe3O4- CeO2- NH2 nanoparticles. The kinetic and equilibrium data were accurately evaluated by the double- exponential and Redlich- Peterson models, respectively. The maximum adsorption capacity of nano hybrid adsorbent was estimated to be 246.9 and 88.6 mg / g at 45 º C for Cu (II) and Ni (II) cations, respectively. Thermodynamic investigation indicated an endothermic and spontaneous adsorption for both metal cations; and adsorption was favored at higher temperature. The synthesized nano hybrid can be easily regenerated after five cycles of adsorption- desorption.
Keywords: Aminated Binary oxide, Chitosan, Casting method, Nanohybrid, Adsorption -
در این پژوهش فرایند جذب آلاینده 2,4-D از محیط آبی به وسیله جاذب بیوچار پوسته شلتوک با استفاده از الگوریتم های درخت تصمیم CART و CHAID مدل سازی شد. تاثیر پارامترهای زمان تماس = min 0-120، دما = oC 20-60، غلظت اولیه محلول = mg/L 60-600، دوز جاذب = g 2/0- 05/0 و pH (2-9) بر ظرفیت جذب بررسی شد. نتایج پژوهش نشان داد که ظرفیت جذب در pH برابر با 50/5 و دمای کم تر از oC 30 به حداکثر رسید. نتایج هر دو مدل نشان داد غلظت اولیه آلاینده و مقدار جاذب بیشترین تاثیر را بر ظرفیت جذب دارد، به طوری که با افزایش غلظت اولیه آلاینده و کاهش مقدار جاذب، ظرفیت جذب افزایش یافت. بیشینه ظرفیت جذب در غلظت اولیه کمتر از mg/L 350 و مقدار جاذب کم تر از g 08/0 برابر با mg/g 1/37 به دست آمد. مدل CART با ضریب تبیین 1/98% کارایی بالاتری نسبت به مدل CHAID با ضریب تبیین 7/97% در تخمین ظرفیت جذب بیوچار پوسته شلتوک نشان داد. بیوچار پوسته شلتوک به دلیل هزینه اولیه پایین، قابلیت فیزیکی و شیمیایی بالا و نیز توانایی بالا در حذف آلاینده می تواند به عنوان جاذبی مناسب برای حذف 2,4-D از آب استفاده شود.کلید واژگان: بیوچار پوسته شلتوک, جذب, داده کاوی, درخت تصمیم, دی-کلروفنوکسی استیک اسیدThis study modeled the adsorption process of 2,4-D pollutant from the aqueous medium by rice husk biochar adsorbent using CART and CHAID decision tree algorithms. The effect of contact time (0-120 min), temperature (20-60 oC), initial concentration of contaminant (60-600 mg/L), adsorbent dose (0.05-0.2 g), and pH (2-9) was examined on the adsorption capacity. The results indicated that the adsorption capacity reached the maximum at pH=5.50 and the temperature lower than 30 oC. The outputs of both models showed that the initial concentration of the contaminant and the adsorbent dose had the most significant effect on the adsorption capacity, increasing with the initial concentration increment and the adsorbent dose decrement. At the initial concentration of less than 350 mg/L and the adsorbent dose of less than 0.08 g, the maximum adsorption capacity was 37.1 mg/g. The CART model, with an R2 of 98.1%, showed higher performance than the CHAID model, with a 97.7% value, in estimating the adsorption capacity of rice husk biochar. Rice husk biochar (BRH) can be used as a suitable adsorbent to remove 2,4-D herbicide from water due to its low initial cost, high physical and chemical capability, and high ability to remove the studied contaminant.Keywords: Adsorption, Data mining, decision tree, Dichlorophenoxyacetic acid, Rice husk biochar
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.