بررسي جذب فسفر از محلول‌ آبي توسط زغال‌هاي زيستي چوب نخل و باگاس نيشكر تهيه شده در دماهاي مختلف گرماكافت

The Study of Phosphorous Adsorption from Aqueous Solution by Date Wood and Sugarcane Bagasse Biochars Produced at Different Pyrolysis Temperature

پتاسيل زغال زيستي در جذب تركيبات و عناصر از محلول هاي آبي به ويژگي هاي زغال زيستي و شرايط توليد آن بستگي دارد. هدف اين پژوهش، بررسي كارايي جذب فسفر از محلول هاي آبي توسط زغال هاي زيستي چوب نخل و باگاس نيشكر تهيه شده در دماهاي مختلف گرماكافت بود. بدين منظور زغال هاي زيستي در دماهاي متفاوت گرماكافت (250، 400 و 550 درجه سلسيوس) تهيه شدند و ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي آن ها اندازه گيري شد. آزمايش هاي پيمانه اي براي بررسي سينتيك جذب و همدماي جذب فسفر توسط زغال زيستي انجام شد. سپس داده هاي به دست آمده با مدل هاي هم دماي جذب (لانگ موير و فروندليچ) و سينتيك جذب (شبه درجه اول، شبه درجه دوم و پخش درون ذره اي) برازش داده شدند. همچنين تاثير غلظت هاي مختلف فسفر (25 تا 500 ميلي گرم در ليتر) و pH محلول بررسي شد. نتايج نشان داد به طور كلي كارايي جذب فسفر توسط زغال هاي زيستي باگاس نيشكر بيش تر (22/2 تا 35/3درصد) از زغال هاي زيستي چوب نخل بود و با افزايش دماي گرماكافت، جذب فسفر توسط زغال هاي زيستي افزايش يافت. بيشترين مقدار جذب فسفر (46/94 ميلي گرم بر گرم) مربوط به زغال زيستي باگاس نيشكر تهيه شده در دماي°C 550، بود. مدل فروندليچ بهترين برازش را براي داده هاي همدماي جذب فسفر توسط زغال زيستي نشان داد (0/0043=RMSE و 0/96=2R). نتايج همچنين نشان داد مدل شبه درجه دوم بهترين برازش را براي داده هاي سينتيك جذب فسفر (0/99 =2R) داشت. با توجه به نتايج اين پژوهش مي توان نتيجه گيري كرد زغال زيستي تهيه شده از باگاس نيشكر در دماي 550 درجه سلسيوس كارايي بالايي در جذب فسفر از محلول هاي آبي دارد.

The potential of biochar for pollutant removal from aqueous solution greatly depends on biochar characteristics and its production conditions. The objective of this research was to investigate the efficiency of phosphorous adsorption from aqueous solution by date wood and sugarcane bagasse biochars produced at different pyrolysis temperature. For this purpose, biochars were produced at different temperatures (250, 400, 550 ˚C) and their physio-chemical characteristics were measured. Batch experiments performed to evaluate equilibrium and kinetics phosphate adsorption on biochars surface. Then, experimental data of phosphate adsorption were analyzed using the kinetic (Pseudo First-order, Pseudo second-order, and intra-particle diffusion) and the adsorption isotherm (Langmuir, Freundlich) models. In addition, the effect of various initial phosphate concentrations (25–500 mg L-1) and solution pH was investigated. The results indicated that the removal efficiency of sugarcane bagasse biochars was more than the date wood and increased with increasing of pyrolysis temperature. The sugarcane bagasse biochar produced at 550 ˚C, had maximum phosphorus adsorption from aqueous solution (46.94 mg g-1). Freundlich model showed the best fit for experimental data of phosphate adsorption onto biochar with R2=0.96 and RMSE=0.004. The results also revealed that Pseudo second-order kinetic model (R2 = 0.99) had the best fit for phosphate adsorption data. According to the results of this study, it can be concluded that the sugarcane bagasse biochar produced at 550 ˚C has high efficiency for removal phosphate from aqueous solution.