文摘
土豆皮是一个低成本、可再生agroindustry副产品被用于从水六价铬废水的去除。批实验和一个人工废水由去离子水的重铬酸钾。最初的六价铬浓度的影响,biosorbent剂量,去除动力学进行了探讨。吸附剂用量的4 g / L的完整切除是有效的金属离子,在pH值为2.5,在48分钟。铬(VI)吸附的动力学过程到土豆皮粉测试通过应用符合一级和pseudo-second-order模型以及Elovich动力学方程关联实验数据,确定动力学参数。由朗缪尔吸附数据关联和弗伦德里希等温线。最大的单层吸附容量为3.28毫克/克使用朗缪尔吸附等温式计算,表明官能团吸附过程有限。结果证实,土豆皮是一种有效的biosorbent六价铬的去除废水。
1。介绍
等行业的废水铬革制革、冶金、镀铬、纺织品、陶瓷、摄影,照相凸版包含中度到过量的六价铬化合物除了传统的法定限制为0.1 mg / L。补救这些废水是必要的,因为在人类中铬(VI)会导致肺癌,溃疡、鼻中隔穿孔,损害肾脏。
建立的方法去除铬的废水包括降水、电化学还原、离子交换、电沉积、膜技术和吸附。吸附是最经济和广泛使用的方法之一,有毒污染物的去除废水和最广泛使用的铬(VI)的吸附剂是活性炭虽然是昂贵和具有较高的运营成本,因为它需要再生后吸附。因此可能存在铬(VI)由低成本biosorbent移除。使用非生物的生物量随着金属结合化合物已经得到普及的使用生物质生活。这主要是因为活细胞受到重金属的毒性作用,导致细胞死亡。活细胞还需要添加营养物质,因此提高废水的BOD和COD。死细胞,另一方面需要维护与保养,更便宜,可以很容易地重新生成和重用。
的吸附铬(VI)的材料,如agroindustry废渣(1- - - - - -4)、林业废弃物(5,6)、水果皮和叶(7- - - - - -10)、真菌(11,12)、死亡的细菌和硅藻生物量(13- - - - - -15)已经在文献中报道。
这项研究调查了土豆皮的使用是广泛使用在许多国家作为一个低成本的biosorbent铬(VI)去除技术。朗缪尔和弗伦德里希等温线是用来分析平衡数据。符合一级,Elovich和pseudo-second-order动力学模型用于吸附的动力学解释数据。不同浓度的铬的影响,接触时间、吸附剂剂量进行调查。
2。材料和方法
2.1。铬的准备和分析解决方案
股票的解决方案(500 mg / L)是由溶解1.4144 g的基于“增大化现实”技术的重铬酸钾在一年级升去离子水。实验解决方案所需的浓度从股票获得适当的解决方案,用去离子水稀释。铬(VI)使用diphenylcarbazide量化(DPC)形成一个红色的紫罗兰复杂的强度在540 nm使用哈希分光光度计2010年博士(模型)的概述水和废水的标准检测方法手册(16]。所有的玻璃器皿和6 mol / L盐酸清洗,然后在去离子水冲洗。
2.2。制备Biosorbent
土豆皮,被称为biosorbent,收集从当地食物链(鸡店)免费,在去离子水清洗,然后在0.1 M盐酸清洗。在酸性介质表面的吸着剂有望使质子化在很大程度上对铬oxyanions导致更强的吸引力在媒体解决方案(在酸性铬(VI)的形式存在于oxyanions等,,,)。biosorbent晾干在大约103 - 110°C在烤箱。干biosorbent当时地面经过75年的100%μm和储存在密封的塑料瓶子之前批量测试。
3所示。批生物吸附的研究
所有批处理生物吸附研究空白实验运行只有100毫升蒸馏水的吸附剂进行了同时在类似的条件占任何吸附物淋溶的吸附剂和吸附在玻璃容器壁。所有批实验进行pH值2.5和所有混合物被电磁搅拌器搅拌在300 rpm。pH值的选择是基于以前的研究报道,点零收费土豆皮生物质在pH值6.59 [17),这意味着生物有一个总体正电荷pH值低于6.59,开始获得一个整体的负电荷的pH值高于6.59。在pH值太低预计水合氢离子,会联想到吸附剂表面网站表面从而限制访问网站由金属离子通过排斥的力量。选择pH值为2.5,是为了避免金属离子沉淀。所有的实验环境温度(27°C)。
3.1。吸收剂量的影响
吸收剂量,不同从0.5到4.0 g / L,加入100毫升40 mg / L K2Cr2O7在100毫升容量的玻璃瓶。pH值调整到2.5使用0.1 M盐酸。大约10毫升的解决方案分析退出每个瓶在24分钟的时间间隔和过滤。滤液从每个瓶然后分析残留铬(VI)浓度。
3.2。最初的铬(VI)浓度的影响
重铬酸钾溶液的初始浓度是不同的从20到120 mg / L。不断吸收剂量的4 g / L是用于这组实验。pH值调整到2.5使用0.1 M盐酸。平衡曲线绘制从铬(VI)百分比去除后获得148分钟的时间。
4所示。结果与讨论
4.1。吸收剂量的影响和接触时间
去除铬(VI)解决方案的比例稳步增长和增加吸水量和接触时间(数据1和2)。完全删除只有48分钟后达到一个剂量的4 g / L,而0.5 g / L的剂量需要达到120分钟%去除。
4.2。最初的铬(VI)浓度对去除百分比
研究了铬(VI)吸附在批量实验(pH值2.5)使用不同的初始20铬(VI)浓度,40岁,60岁,100年,120 mg / L(图3)。
完全去除铬(VI)是为解决方案获得40 mg / L。“最后的平衡曲线”,从比例绘制切除后获得148分钟的时间。平衡曲线显示的总体百分比去除铬(VI)解决方案随初始铬(VI)浓度的增加。这可能是由于缺乏足够的表面积,以适应更多的金属中可用的解决方案。很明显,铬从解决方案的数量增加而增加铬(VI)的浓度。这可能是由于更高的金属离子间的相互作用和金属biosorbent隔离的场所。最后去除百分比为120 mg / L的初始铬浓度是74.84%而100年初始浓度和60 mg / L看到了87.79%和93.31%,分别。
5。吸附等温式调查
铬(VI)吸收从质量平衡计算,初始和最终铬浓度之间的区别: 在哪里金属吸收;和最初的和最后的铬(VI)浓度。 biosorbent和质量的吗是溶液的体积。
5.1。朗缪尔等温线
朗缪尔方程是指单层吸附到表面包含有限数目的访问网站: 和是常数明显相关的能量吸附和吸附能力,分别。是吸收每单位质量的吸附剂(mg g−1)的平衡浓度(毫克升−1)。的值和斜率和截距的计算的线性情节与: 获得的回归方程 朗缪尔等温线模型的基本特征可以表示通过分离系数或平衡参数这是计算的 的价值表明吸附等温线的类型是线性的(),有利,不利,不可逆转。
它可以指出,对于这个工作,是有利的因为两个和是积极的价值观,这表明有利的生物吸附铬的土豆皮粉。
5.2。弗伦德里希等温线
弗伦德里希等温线模型应用于研究生物吸附行为假设异构表面吸附和活跃的网站有不同的能量及其线性化方程 弗伦德里希常数和分别与吸附容量和强度,并计算斜坡和拦截的线性情节与。
线性回归方程得到下面的计算常数: 是在0和1之间表明吸附重金属离子也有利。
朗缪尔和弗伦德里希吸附模型有一个很好的适合平衡数据表明,单层和异构表面吸附重金属离子吸附的影响。
6。动力学建模
6.1。符合一级方程式
考虑 在集成和简化成为哪一个 在哪里(毫克/ g)是金属吸收时间(最小值)。金属吸收均衡,是符合一级动力学模型常数(最低)。的值和可以得到的斜率和截距的情节吗与分别(图4)。结果列于表1,2(一),2(b)。
6.2。Pseudo-Second-Order方程
考虑 和线性形式 在哪里是pseudo-second-order动力学常数(g毫克−1最小值−1)。和可以计算的斜率和截距的情节吗与。结果列于表1。低pseudo-second-order动力学模型的相关系数表明,模型不适用于铬(VI)吸附到土豆皮粉,暗示速率限制步骤不是化学吸附。
6.3。Elovich动力学方程
Elovich动力学方程是化学吸收作用动力学通用应用程序。它表明,活动地点在本质上是异构的,因此表现出不同的激活能量化学吸收作用。方程是基于吸附剂的吸附容量: 在哪里和是金属吸收平衡(毫克/ g),是初始吸附率(mg·g−1最小值−1),是解吸常数(g·mg−1)。
与边界条件,,,, 常量可以计算的斜率和截距的情节与ln(图5)。结果列于表1,2(一),2(b)。
7所示。目前的研究与文学的比较
表中的数据3显示有一个宽的最大吸收能力的变化由biosorbents铬(VI)(基于朗缪尔等温线)。这项研究的最大吸附容量是低于其他文献报道[4]。
8。结论
应用朗缪尔等温线的吸附数据时,最大单层吸附容量为3.28毫克/克建议官能团吸附过程有限。实际上土豆皮报道(23]是一种酚类化合物的来源,配糖生物碱,细胞壁多糖。这些化合物将官能团的来源。吸附能的值,,被发现0.448 L /毫克。当吸附数据建模使用弗伦德里希等温线,平衡常数,,被发现是0.2985((毫克/克)(L /毫克)1 /n)。的价值2/3,在0和10之间,表明相对强劲的吸附铬(VI)离子在表面的土豆皮粉。低pseudo-second-order动力学模型的相关系数表明,模型不适用于铬(VI)吸附到土豆皮粉,暗示速率限制步骤不是化学吸附。相对较高的相关系数()符合一级模型和Elovich动力学方程表明,这些模型可以充分描述铬(VI)吸附的动力学过程到土豆皮粉。Elovich模型的适用性意味着土豆皮粉的活性区域在本质上是异构的,因此表现出不同的激活能量化学吸收作用。一般来说,它可能会得出结论,土豆皮粉的使用是一种有效的方法减轻铬(VI)的水污染物。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。