Исследование факторов, влияющих на адсорбцию ионов Ni (II) и Cr (VI) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4 | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 6 июня.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №15 (305) апрель 2020 г.

Дата публикации: 13.04.2020

Статья просмотрена: 4 раза

Библиографическое описание:

Динь, Ван Так. Исследование факторов, влияющих на адсорбцию ионов Ni (II) и Cr (VI) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4 / Ван Так Динь, Тхи Зуен Ву. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 15 (305). — С. 1-4. — URL: https://moluch.ru/archive/305/68763/ (дата обращения: 25.05.2020).



Введение

Многие методы обработки тяжелых металлов в сточных водах были изучены и применены, такие, как биохимический метод, физико-химический метод, химический метод…В частности, адсорбционный метод с использованием адсорбирующих материалов, изготовленных из сельскохозяйственных отходов для отделения тяжелых металлов от воды были изучены много, потому что они имеют преимущество в том, что они доступны, дешевые и экологически чистые материалы [1–3].

Было показано, что кокосовое волокноснанопокрытием Fe3O4, обладает хорошей адсорбцией ионов Ni(II) и Cr(VI) в водной среде [1]. Однако факторы, влияющие на процесс адсорбции, детально не изучены.

Цель настоящей работы — исследование факторов, влияющих на адсорбции ионов Ni(II) и Cr(VI) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4

Экспериментальная часть

Кокосовое волокно с нанопокрытием Fe3O4 изготавливается в соответствии с литературой [1]. Здесь соотношение массы кокосового волокна и массы Fe3O4 было выбрано равным 5: 2.

Адсорбция Ni (II), Cr (VI): добавили 0,15 г адсорбента в треугольник с 25 мл раствора Ni (II) или Cr (VI) с концентрацией 100 мг/л. Перемешали смесь магнитной мешалкой при комнатной температуре в течение 120 мин со скоростью 200 об/мин. После сорбции отфильтровали раствор и измерили полученную концентрацию Ni (II) и Cr (VI) в растворе с помощью атомно-адсорбционной спектроскопии (AAS). Эффективность адсорбции Н (%) и адсорбционную нагрузку q (мг/г) рассчитывали по формуле:

и

где C0, Ct — начальная и полученная концентрация ионов Ni (II) и Cr (VI) после адсорбции (мг/л); V — объем раствора (л); m — масса адсорбента (г).

Изучение факторов, влияющих на адсорбции ионов Ni(II) и Cr(VI) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4: влияние pH (pH = 1 ÷ 7; t = 120 минут; C = 100 мг/л); влияние времени на адсорбционное равновесие (pH = 5,9 для Ni и pH = 3,1 для Cr; t = 30 ÷ 180 минут; C = 100 мг/л); влияние концентрации ионов металлов (pH = 5,9 для Ni и pH = 3,1 для Cr; t = 120 минут; C = 50 ÷ 400 мг/л).

Обсуждение результатов

1. Влияние рН

Эксперименты показывают, что pH среды по-разному влияет на адсорбции ионов Ni(II) и Cr(VI) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4 (рис. 1).

Для Ni(II) повышение рН среды с 1 до 7, эффективность адсорбции резко возрастает, затем практически не изменяется. Для Cr(VI) эффективность адсорбции достигает максимума при pH = 3.

Рис. 1. Влияние pH на эффективность адсорбции Cr(VI) и Ni(II) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4

Как известно, в области окружающей среды 1 4-; Cr2O72- или CrO42-, тогда как Ni (II) существует в катионной форме Ni2+; Ni(OH)+. Когда pH I = 3,4 (изоэлектрическая точка материала [1]), материал заряжается положительно, адсорбционная способность Ni2+ резко уменьшается, ион Cr(VI) протонизируется в виде заряда (-1) поэтому эффективность адсорбции также имеет тенденцию к снижению.

При увеличении pH среды больше, чем pHI, материал заряжается отрицательно, поэтому адсорбционная способность Ni2+ резко возрастает, но когда pH> 5 Ni(II) превращается в Ni(OH)+, заряд уменьшается до (+1), поэтому эффективность адсорбции практически постоянна.

Таким образом, наилучшее значение рН среды было выбрано 5,9 для Ni(II) и 3,1 для Cr(VI).

2. Влияние времени реакции

Результаты зависимости эффективности адсорбции Ni(II) и Cr(VI) материала от времени приведены на рис. 2.

Рис. 2. Влияние времени реакции на эффективность адсорбции Ni(II) и Cr(VI)

Для обоих ионов от 30 минут до 120 минут эффективность адсорбции постоянно возрастала, достигая максимума при t = 120 минут, а затем слегка снижалась. Таким образом, для адсорбционного равновесия как Ni(II), так и Cr (VI), достигнутого через 120 минут, последующее встряхивание могло привести к нарушению равновесия, в результате чего скорость десорбции была больше скорости адсорбции, следовательно, эффективность адсорбции снижается через t > 120 минут.

3. Изотермы адсорбции

Изотермическими моделями, наиболее широко используемыми для адсорбции, являются модели Ленгмюра и Фрейндлиха. Здесь линейная форма этих двух изотермических моделей используется для анализа изотермических данных адсорбции ионов тяжелых металлов Ni(II) и Cr(VI) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4.

Изменили начальные концентрации ионов Ni(II) и Cr(VI) с 50 мг/л до 400 мг/л. Регулируем pH = 5,9 для раствора Ni(II) и pH = 3,1 для раствора Cr(VI). Перемешивают магнитной мешалкой в течение 120 минут при комнатной температуре со скоростью 200 об/мин. Результаты определения линейной формы уравнения Ленгмюра и уравнения Фрейндлиха для ионов показаны на рис. 3.

Рис. 3.Уравнения Ленгмюра () и Фрейндлиха (----) для ионов Ni(II) и Cr(VI)

Модель Ленгмюра дает коэффициент корреляции уравнения регрессии для обоих ионов, приблизительно равный 1 (R2=0,99). В то время как модель Фрейндлиха дает меньший коэффициент корреляции R2, в пределах от 0,94 до 0,98. Степень пригодности адсорбции к модели адсорбции Ленгмюра более точно, чем Фрейндлих, доказывает, что центры адсорбции на поверхности этого материала относительно однородны, и явление монолитной адсорбции является более доминирующим.

Таблица 1

Линейные изотермические параметры: константаФрейндлиха (Kf), гетерогенный коэффициент (n), максимальная адсорбционная нагрузка (qmax) исродство адсорбции (B) для ионов Ni(II) иCr(VI)

Иноы

Ленгмюр

Фрейндлих

qmax, мг/г

B

Kf

n

Ni(II)

71,94

0,040

4,86

1,69

Cr(VI)

64,10

0,039

4,53

1,77

Обратите внимание, что максимальная адсорбционная нагрузка и сродство к адсорбции уменьшаются на порядок Ni(II)> Cr(VI).

Заключение

Наилучшее значение pH среды для кокосового волокна с нанопокрытием Fe3O4 (с pHI = 3,4) для адсорбции Ni (II) и Cr(VI) составляет 5,9 и 3,1 соответственно. Время достижения адсорбционного равновесия для обоих ионов составляет 120 минут.

Адсорбция ионов Ni(II) и Cr(VI) кокосовым волокном с нанопокрытием Fe3O4 следует изотермическому уравнению Ленгмюра и Фрейндлиха с коэффициентом корреляции R2 ≈ 1. Максимальная адсорбционная нагрузка по модели Ленгмюра: qmax (Ni (II)) = 71,94 мг/г; qmax (Cr (VI)) = 64,10 мг/г.

Литература:

  1. Динь В. Т., Ву Т. З. Исследование распределения наночастиц Fe3O4 на кокосовом волокне для адсорбции ионов Ni(II) и Cr(VI) в водной среде. // Молодой ученый. — 2019. -№ 20. — С. 21–25.
  2. Vu Thi Hau, Trinh Thu Nguyen. Исследование адсорбционной способности Ni(II), Cr(VI) угля, приготовленного из стеблей лотоса. // Вьетнамский журнал химии, физики и биологии. — 2017. Vol. 4. — P. 81- 88.
  3. P. C. Okafor, P. U. Okon, E. F. Daniel. Adsorption Capacity of Coconut Shell for Lead, Copper, Cadmium and Arsenic from Aqueous solutions. // International Journal of Electrochemical Science. — 2012. Vol. 7. — P. 12354–12369.
Основные термины (генерируются автоматически): кокосовое волокно, адсорбция ионов, эффективность адсорбции, AAS, адсорбционное равновесие, нанопокрытие.


Похожие статьи

Исследование распределения наночастиц FE3O4 на кокосовом...

Эффективность адсорбции Н (%) и адсорбционную нагрузку q (мг/г) рассчитывали по формуле

Эффективность адсорбции возрастает по порядку: кокосовое

Исследование модифицированиня волокна люфы лимонной кислотой для адсорбции тяжелых металлов в...

Сравнительный анализ адсорбционных свойств различных...

На примере адсорбции изоамилового спирта из раствора исследована адсорбционная способность гранулированного силикагеля, гранулированного активного угля и порошка-наполнителя фильтра «Аквафор».

Адсорбция как эффективный способ очистки промышленных...

Библиографическое описание: Евдокимов, А. Л. Адсорбция как эффективный способ очистки

Всё более широкое применение находят адсорбционным методам в очистке сточных вод [3, с. 3]

Важной задачей в очистке сточных вод от ионов тяжёлых металлов является подбор...

Адсорбция воды на цеолитах типа ZSM-5 | Статья в журнале...

Для решения поставленной задачи применяли адсорбционно-калориметрический метод исследования, дающий непосредственно количественную и качественную характеристики природы и сил адсорбционного взаимодействия.

адсорбент, адсорбционная способность, адсорбция, величина...

Ключевые слова: адсорбция, абсорбция, адсорбент, адсорбции, десорбция, регенерация. 1. Введение. Цель данной работы провести сравнительный анализ взятых адсорбентов по разным характеристикам и выявить, какой из представленных более эффективен для очистки воды.

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

В настоящее время в практике очистки сточных вод адсорбционный метод находит все более широкое применение, что связано с его высокой эффективностью и возможностью очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси.

Адсорбция пенообразователей, пластификаторов...

Ключевые слова:адсорбция, пенообразователь, пластификатор, стабилизатор, пенокерамобетон. Способ поризации раствора является одним из ключевых факторов получения однородной структуры при изготовлении ячеистых материалов.

Адсорбция активных красителей из сточных вод органоглиной

Адсорбция — один из эффективных методов, чтобы удалить окрашенный текстильными загрязнителями сточные воды. Адсорбционное явление в системах решения играет жизненную роль во многих областях практической экологической технологии, которые находятся главным...

Анализ каталитических и адсорбционных свойств...

Анализ каталитических и адсорбционных свойств d-металлов-модификаторов диоксида олова. Автор: Пронин Игорь Александрович.

Применим данную теорию расщепления уровней для процессов адсорбции и катализа на поверхности модифицированного диоксида олова.

Похожие статьи

Исследование распределения наночастиц FE3O4 на кокосовом...

Эффективность адсорбции Н (%) и адсорбционную нагрузку q (мг/г) рассчитывали по формуле

Эффективность адсорбции возрастает по порядку: кокосовое

Исследование модифицированиня волокна люфы лимонной кислотой для адсорбции тяжелых металлов в...

Сравнительный анализ адсорбционных свойств различных...

На примере адсорбции изоамилового спирта из раствора исследована адсорбционная способность гранулированного силикагеля, гранулированного активного угля и порошка-наполнителя фильтра «Аквафор».

Адсорбция как эффективный способ очистки промышленных...

Библиографическое описание: Евдокимов, А. Л. Адсорбция как эффективный способ очистки

Всё более широкое применение находят адсорбционным методам в очистке сточных вод [3, с. 3]

Важной задачей в очистке сточных вод от ионов тяжёлых металлов является подбор...

Адсорбция воды на цеолитах типа ZSM-5 | Статья в журнале...

Для решения поставленной задачи применяли адсорбционно-калориметрический метод исследования, дающий непосредственно количественную и качественную характеристики природы и сил адсорбционного взаимодействия.

адсорбент, адсорбционная способность, адсорбция, величина...

Ключевые слова: адсорбция, абсорбция, адсорбент, адсорбции, десорбция, регенерация. 1. Введение. Цель данной работы провести сравнительный анализ взятых адсорбентов по разным характеристикам и выявить, какой из представленных более эффективен для очистки воды.

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

В настоящее время в практике очистки сточных вод адсорбционный метод находит все более широкое применение, что связано с его высокой эффективностью и возможностью очистки сточных вод, содержащих растворенные примеси.

Адсорбция пенообразователей, пластификаторов...

Ключевые слова:адсорбция, пенообразователь, пластификатор, стабилизатор, пенокерамобетон. Способ поризации раствора является одним из ключевых факторов получения однородной структуры при изготовлении ячеистых материалов.

Адсорбция активных красителей из сточных вод органоглиной

Адсорбция — один из эффективных методов, чтобы удалить окрашенный текстильными загрязнителями сточные воды. Адсорбционное явление в системах решения играет жизненную роль во многих областях практической экологической технологии, которые находятся главным...

Анализ каталитических и адсорбционных свойств...

Анализ каталитических и адсорбционных свойств d-металлов-модификаторов диоксида олова. Автор: Пронин Игорь Александрович.

Применим данную теорию расщепления уровней для процессов адсорбции и катализа на поверхности модифицированного диоксида олова.

Задать вопрос