کارایی زئولیت طبیعی کلینوپتیلولایت جهت جذب فلز سرب از محلول‌های آبی و تعیین ایزوترم و سینتیک جذب

نوع مقاله : یاداشت‌ فنی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، اهواز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی بهداشت محیط و عضو مرکز تحقیقات فناوری‌های زیست‌محیطی، دانشگاه علوم پزشکی جندی‌شاپور اهواز، اهواز، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، اهواز، ایران

چکیده

استفاده از جاذب‌های ارزان قیمت برای حذف فلزات سنگین از جمله سرب در سال‌های اخیر توسط پژوهشگران مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق حذف فلز سرب توسط زئولیت طبیعی کلینوپتیلولایت مورد بررسی قرار گرفت. جذب سرب از محلول آبی به‌صورت ناپیوسته با استفاده از زئولیت طبیعی کلینوپتیلولایت انجام شد. برای تعیین ویژگی‌های زئولیت از میکروسکوپ الکترونی روبشی و دستگاه پراش نگار اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. تأثیر متغیرهایpH  در مقدار 3، 5، 7 و 10، زمان تماس مقدار جاذب طبیعی کلینوپتیلولایت و غلظت فلز سرب در دمای ثابت و سرعت همزن ۲۵۰ دور بر دقیقه برکارایی حذف سرب و ایزوترم‌ها و سینتیک جذب بررسی شد. براساس نتایج به‌دست آمده در شرایط بهینه برای حذف سرب با زئولیت طبیعی در pH برابر 8، جاذب5 گرم در لیتر و زمان تماس45 دقیقه بالاترین راندمان حذف یعنی 6/89 درصد به‌دست آمد. با افزایش غلظت فلز مقدار فلز حذف شده کاهش و ظرفیت جذب افزایش یافت. مدل لانگمیر برای جذب فلز سرب تطابق بهتری نسبت با سایر ایزوترم‌ها داشت (99/0R²=). همچنین مدل سینتیک شبه درجه دوم بهتر از سایر مدل‌ها با داده‌های به‌دست آمده همخوانی داشت. نتایج این پژوهش نشان داد که زئولیت طبیعی کلینوپتیلولایت می‌تواند به‌عنوان یک جاذب کارآمد و ارزان به‌منظور حذف فلز سنگین سرب از محیط‌های آبی به‌کار رود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study the Efficiency of Clinoptilolite Zeolite for Lead Removal from Aqueous Solutions and Determining Adsorption Kinetics and Isotherms

نویسندگان [English]

  • Parviz Javanmardi 1
  • Afshin Takdastan 2
  • Reza Jalilzadeh Yengejeh 3
1 MSc Student of Environmental Engineering, Islamic Azad University, Ahvaz Branch, Ahvaz, Iran
2 Assoc. Prof. of Environmental Health Engineering & Academic Member of Environmental Technologies Research Center, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
3 Assist. Prof. of Environmental Engineering, Islamic Azad University, Ahvaz Branch, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Recently the low-cost adsorbent for heavy metals removal such as Lead in recent years has been noticed by researchers. In this study, lead removal by clinoptilolite has been investigated. Non-continuous lead absorption from aqueous solution was carried out by using clinoptilolite. The zeolite characteristics were analyzed with SEM and XRD. The effect of pH variables (1, 3, 5, 7, 10), contact time (15, 30, 45, 60, 90 min), clinoptilolite adsorbent dosage (1, 3, 5, 7, 10 g) and lead concentrations (10, 20, 40, 50, 60, 70, 80 & 100 mg/L) were studied on lead removal efficiency and adsorption isotherms and kinetics in constant temperature and stirrer speed of 250 rpm. According to the results, optimum conditions of lead removal by natural zeolite were pH of 8, adsorbent dosage of 5 g/L and contact time of 45 min., the highest removal efficiency of 89.6 achieved. By increasing metal concentration, the amount of removed lead was decreased while absorption capacity increased. Of the two studied models, the Langmuir isotherm had better conformity for lead adsorption (R2=0.99) than other isotherms. Also the pseudo second order kinetics model had better conformity with achieved data than other models. Results of this study indicated that natural clinoptilolite zeolite can be considered as an efficient and cost effective adsorbent for lead removal from aqueous solutions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Natural Clinoptilolite Zeolite
  • Adsorption
  • Lead removal
  • Adsorption Isotherm

مراجع

Doula, M. & Dimirkou, A., 2008, "Use of an iron-overexchanged clinoptilolite for the removal of Cu2+ ions from heavily contaminated drinking water samples", Journal of Hazardous Materials, 151(2), 738-745.
Fazelipour, M. & Takdastan, A., 2011, "Survey on chlorine application in sequencing batch reactor waste sludge in order to sludge minimization", Asian Journal of Chemistry, 23(7), 2994-2998. (In Persian).
Gedik, K. & Imamoglu, I., 2008, "Removal of cadmium from aqueous solutions using clinoptilolite: Influence of pretreatment and regeneration", Journal of Hazardous Materials, 155(1),385-392.
Günay, A., Arslankaya, E. & Tosun, I, 2007, "Lead removal from aqueous solution by natural and pretreated clinoptilolite: Adsorption equilibrium and kinetics", Journal of Hazardous Materials, 146(1), 362-371.
Guo, H., Zhang, Sh., Kou, Z., Zhai, Sh., Ma, W. & Yang, Y., 2015, "Removal of cadmium(II) from aqueous solutions by chemically modified maize straw", Journal Carbohydrate Polymers, 115,177-185.
Hegazi, H.A., 2013, "Removal of heavy metals from wastewater using agricultural and industrial wastes as adsorbents", HBRC Journal, 9(3), 276-282.
Jorfi, S., Ahmadi, M., Takdastan, A. & Jaafarzadeh, N., 2014, "Study of efficiency of natural Clinoptilolite zeolite in cadmium removal from aqueous solutions and determination of adsorption isotherms", Scientific Journal of Ilam University of Medical Sciences, 23 (2), 95-102. (In Persian).
Karapanagioti, H.K., Sabatini, D.A. & Bowman, R.S., 2005, "Partitioning of hydrophobic organic chemicals (HOC) into anionic and cationic surfactant-modified sorbents", Water Research, 39(4), 699-709.
Kołodynska, D., 2011, "Zeolite–kaolin–bentonite as a new low-cost adsorbent", Chemical Engineering Journal, 174, 619-628.
Ouadjenia-Marouf, F., Marouf, R., Schott, J. & Yahiaoui, A., 2014. "Removal of Cu (II), Cd (II) and Cr (III) ions from aqueous solution by dam silt", Arabian Journal of Chemistry, 6(4),401-406.
Rouyanian Firouz, Z., Takdastan, A., Jaafarzadeh Haghighifard, N., Sayyad, G.A., 2011, "Feasibility of land treatment that removal of nitrogen and phosphor of chonaibeh wastewater treatment plant (Ahwaz)", Asian Journal of Research in Chemistry, 4(4), 597-601.
Saki, P., Mafigholami, R., Takdastan A., Khoshkhoo, E., 2014, "Adsorption of chromium from aqueous solution by steel slag: Kinetic modeling and isotherm adsorption", The Journals System of Shahid Sadoughi University of Medical Sciences,12(4), 51-60. (In Persian)
Saki, P., Mafigolami, R. & Takdastan, A. 2013, "Removal of cadmium from industrial wastewater by steel slag", Jundishapur Journal of Health Sciences, 5 (1), 23-33. (In Persian)
Sprynskyy, M., Buszewski, B., Terzyk, A.P. & Namieśnik, J., 2008, "Study of the selection mechanism of heavy metal (Pb2+,Cu2+ ,Ni2+ andCd2+) adsorption on clinoptilolite" Journal of Colloid and Interface Science, 304(1), 21-28.
Takdastan, A., Nazarzadeh, A. & Ramezani, Z., 2014, "Performance evaluation of dried powder activated sludge on adsorption of nickel and determining the adsorption isotherm", Scientific Journal of Ilam University of Medical Sciences, 23 (1), 11-15. (In Persian).
Takdastan, A. & Pazoki, M., 2011, "Study of biological excess sludge reduction in sequencing batch reactor by heating the reactor", Asian Journal of Chemistry, 23 (1), 29-33.
Takdastan, A., Azimi, A.A. & Jaafarzadeh, N., 2010, "Biological excess sludge reduction in municipal wastewater treatment by chlorine", Asian Journal of Chemistry, 22(3), 1665-1674.
Takdastan, A., Mehrdadi, N., Torabian, A., Azimi, A.A. & Bidhendi, G.N., 2009, "Investigation of excess biological sludge reduction in sequencing bach reactor", Asian Journal of Chemistry 21(3), 2419-2427. (In Persian).
Tao, Y.F., Qiu, Y., Fang, S.Y., Liu, Z.Y., Wang, Y. & Zhu, J.H., 2010, "Trapping the lead ion in multi-components aqueous solution by natural clinoptilolite", Journal of Hazardous Materials, 180(1), 282-288.
Wang, S. & Peng, Y., 2010, "Natural zeolites as effective adsorbents in water and wastewater treatment", Chemical Engineering Journal, 156(1), 11-24.
مجله آب و فاضلاب
دوره 29، شماره 1 - شماره پیاپی 113
فروردین و اردیبهشت 1397
صفحه 108-114

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار