مطالعات جذب و سينتيك حذف فلزات سنگين توسط زئوليت فعال‌شده با دي‌اكسيد منگنز

Adsorption and kinetics studies of heavy metals removal by MnO2 modified zeolite

زئوليت را به مي‌توان عنوان يكي از مواد معدني طبيعي در جذب فلزات سنگين استفاده كرد. فعال‌سازي اين جاذب‌ طبيعي با مواد شيميايي مختلف موجب افزايش ظرفيت جذب آن‌ مي‌‌شود. در اين تحقيق، براي فعال‌سازي زئوليت از روش پوشش‌دهي با دي اكسيد منگنز استفاده شد. به منظور حذف فلزات سنگين، نمونه زئوليت اصلاح شده و چندين تركيب از پساب مصنوعي مورد آزمايش قرار گرفت. پساب مورد آزمايش حاوي يون‌هاي فلزات سنگين با غلظت هاي مختلف از جمله cu2+ ، cd2+، zn2+، co2+، pb2+ و ni2+ بود. در اين تحقيق، معادلات ايزوترم‌هاي جذب لانگمور، فروندليچ، تمكين وbet و همچنين سينتيك جذب به منظور توسعه يك مدل كه نمايانگر رفتار جذب باشد، مورد بررسي قرار گرفت. طبق نتايج، ايزوترم bet رويه قابل قبول‌تري نسبت به ديگر ايزوترم‌ها ارائه مي‌كند اما در مورد پيش‌بيني مقادير جذب شده (qe) توصيف ضعيف‌تري نسبت به ايزوترم لانگمور دارد. طبق پارامتر حداكثر جذب لانگمور، حداكثر ظرفيت‌هاي جذب بدست آمده به وسيله زئوليت اصلاحي تحت شرايط بهينه به صورت Ni2+ (10.51 mg/g), Co2+ (14.87 mg/g), Zn2+ (8.97 mg/g), Cu2+ (10.59 mg/g), Cd2+ (13.69 mg/g) and Pb2+(40.65 mg/g. بدست آمد. همچنين، نتايج مطالعات سينتيكي نشان داد كه مدل سينتيكي شبه درجه دوم ضريب همبستگي دقيق‌تري نسبت به نوع شبه درجه اول دارد. بنابراين مدل سينتيكي شبه درجه دوم به عنوان يك مدل براي تشريح سينتيك جذب در نظر گرفته شد.

Zeolites can be used as one of natural adsorbents for the removal of heavy metals. Treatment of natural zeolites with various chemicals enhances their removal capacity. In this study, manganese dioxide was used to activate the natural zeolite. The modified zeolite sample and several combinations of the synthetic wastewater were contacted together to adsorb heavy metals. The wastewater used contained Cu2+, Cd2+, Zn2+, Co2+, Pb2+, and Ni2+ with various concentrations. The adsorption isotherms of Langmuir, Freundlich, BET, and Temkin, as well as adsorption kinetic models, were used to develop models imaging the behavior of adsorption. The BET isotherm provides a model being more acceptable than the other isotherms; however, in term of the prediction of adsorption amounts (qe), its description is weaker than the Langmuir isotherm. Maximum adsorption capacities with respect to Langmuir parameters were obtained under optimal conditions as follows: Ni2+ (10.51 mg/g), Co2+ (14.87 mg/g), Zn2+ (8.97 mg/g), Cu2+ (10.59 mg/g), Cd2+ (13.69 mg/g) and Pb2+(40.65 mg/g). In addition, the pseudo-second kinetic model is more accurate than the pseudo-first order. Thus, the pseudo-second kinetic model was selected to describe the adsorption kinetics.