بررسي كارآيي خاكستر استخوان معمولي و اصلاح شده با اكسيد منگنز در حذف فلورايد از آب: مطالعه ايزوترم

Evaluating the Efficiency of Fresh and Modified Manganese Oxide Bone Char for the Removal of Fluoride from Water: An Isotherm Study

اهداف: در اين پژوهش كاربرد خاكستر استخوان معمولي و اصلاح‌شده با اكسيد منگنز به‌عنوان جاذب در حذف فلورايد مازاد از آب آشاميدني مورد بررسي قرار گرفت. روش‌ها: در اين مطالعه تجربي خاكستر استخوان معمولي از پيروليز استخوان خام در دماي 450 درجه سانتي‌گراد تهيه شد. اصلاح خاكستر با استفاده از تركيبات منگنز و واكنش‌هاي حرارتي‌-‌ شيميايي انجام و خصوصيات سطحي و مشخصات جاذب‌هاي تهيه‌شده با روش‌هاي متداول BET،BJH، XRD تعيين گرديد. تأثير غلظت فلورايد، ميزان جاذب و pH در ظرفيت جذب بررسي و داده‌هاي جذب با استفاده از ايزوترم هاي جذب لانگموير، فروندليچ و تمكين مورد تجزيه‌ و تحليل قرار گرفت. يافته‌ها: جذب فلورايد در انواع خاكستر استخوان اغلب از ايزوترم فروندليچ تبعيت مي‌كند. افزايش غلظت باعث افزايش ميزان جذب مي‌گردد. افزايش ميزان جاذب باعث افزايش راندمان حذف و كاهش ظرفيت جذب مي‌شود. جرم بهينه جاذب و مقدار pH بهينه به ترتيب معادل 0/5 گرم و 7 تعيين گرديد. نتيجه‌گيري: اصلاح خاكستر استخوان معمولي با اكسيد منگنز موجب افزايش سطح ويژه جذب‌شده و شاهد راندمان بالاتري در حذف فلورايد خواهيم بود. از اين جاذب مي‌توان در حذف فلورايد در محيط‌هاي عملياتي به‌خوبي استفاده نمود و آب پس از فرآيند جذب، نياز به تثبيت pH نخواهد داشت.

Aims: The purpose of this research was to study both fresh and manganese oxide modified bone char as an adsorbents for the removal of excess fluoride from drinking water. Methods: This research was an experimental (laboratory) study. Fresh bone char was obtained from raw bone pyrolysis at 450 °C. For bone char modification thermo-chemical reaction and a manganese compound was applied. Adsorbent surface characteristics and specifications were prepared by a conventional method, BET, BJH, XRD, respectively. The effect of fluoride concentration, the amount of adsorbent and pH on the adsorption capacity were investigated. Also the adsorption data were analyzed using the Langmuir, Freundlich and Temkin adsorption isotherm. Results: The results showed that the adsorption of fluoride in bone char types often follows Freundlich isotherm. Increased concentrations will increase the adsorption rate. An increase in the rate of adsorbent led to increasing the adsorption capacity and can reduce the removal efficiency. The optimum mass of adsorbent and pH were 0.5g and 7 respectively. Conclusion: Modification of Bone char with manganese oxide increases the specific surface area and a higher efficiency in the removal of fluoride will be adsorbed. Results show that this adsorbent can be used for the removal of fluoride in water operating (operational conditions) environments and after adsorption processes would not need to stabilize PH.