بررسی مقدار جذب شیمیایی کروم توسط ساقه برنج با استفاده از مدل ایزوترم جذب فیزیکو شیمیایی

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

فاطمه سلطانی ¹ ((مسوول مکاتبات): دانش آموخته کارشناس ارشد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.)
شایان شامحمدی ² (استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.)

تاریخ دریافت : 1393/02/30 تاریخ پذیرش : 1393/06/26 تاریخ انتشار : 1396/01/01

کلید واژه: جذب, ساقه برنج, کروم, مدل‌های تعادلی,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: یکی از مهم ترین اهداف مدل‌های ایزوترم جذب، تعیین حداکثر ظرفیت جاذب است. هدف اصلی از این تحقیق، بررسی مقدار جذب شیمیایی کروم از محیط آبی توسط ساقه برنج با استفاده از مدل ایزوترم جذبفیزیکو شیمیایی شامحمدی و مقایسه مدل‌های ایزوترم جذب در تعیین حداکثر ظرفیت جاذب است. روش بررسی: برای انجام این تحقیق از ساقه برنج با اندازه ذرات 75، 300، 850 و 1200 میکرون و محلول کروم با غلظت‌های 15 تا 40 میلی‌گرم بر لیتر استفاده شد یافته‌ها: حداکثر بازده جذب در 2=pH و جرم 10 گرم بر لیتر از جاذب 75 میکرونی، 30/96% به دست آمد. حداکثر ظرفیت جذب ساقه برنج از مدل لانگمویر و مدل شامحمدی در اندازه ذرات 75 میکرون به ترتیب 918/2 و 926/4 میلی‌گرم بر گرم، در اندازه ذرات 300 میکرون، 206/2 و 310/3 میلی‌گرم بر گرم، در اندازه ذرات 850 میکرون، 838/1 و 617/2 میلی‌گرم بر گرم و در اندازه ذرات 1200 میکرون، 037/1 و 322/1 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج مطالعات ایزوترم جذب نشان داد که بر اساس مدل شامحمدی به طور متوسط 5/20% مقدار جذب به صورت جذب اولیه می‌باشد. همچنین با در نظر گرفتن مقدار جذب تعادلی (qe) به عنوان تابعی از غلظت اولیه (c0)، ضمن این که باعث افزایش دقت مدل ایزوترم می‌شود (بر اساس معیارهای ارزیابی)، مقدار حداکثر ظرفیت تعادلی جذب (qemax) را نیز به طور متوسط به اندازه 5/26% بیش تر از مدل لانگمویر نشان می‌دهد. بنابراین کاربرد مدل شامحمدی به طور میانگین 47%، مقدار ظرفیت جذب یون کروم توسط ساقه برنج را بیش تر از مدل لانگمویر نشان می‌دهد.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: One of the main objectives of the adsorption isotherm models is to determine the maximum capacity of the adsorbent. The main purpose of this study is to investigate the chemical absorption rate of chromium from aqueous solution by rice stem, using physico-chemical adsorption isotherm model of Shamohammadi and to compare adsorption isotherm models for determining the maximum capacity of the adsorbent. Method: The rice stem with particle sizes of 75, 300, 850 and 1200 micron, and the chromium solution with concentrations of 15 to 40 (mg/L) were used in this study. Findings: The maximum adsorption efficiency of 96.30 % was obtained in in pH=2 using 10 (g/l) of rice stem with particle size of 75 micron. The maximum adsorption capacities of chromium by Langmuir model and Shamohammadi model for the rice stem were obtained as 2.918 and 4.926 (mg/g) in particle size of 75 microns, 2.206 and 3.310 (mg/g) in particle size of 300 microns, 1.838 and 2.617 (mg/g) in particle size of 850 microns and 1.037 and 1.322 (mg/g) in particle size of 1200 microns respectively. Conclusion: Isotherm absorption studies showed that, based on Shamohammadi model, averagely 20.5% of adsorption occurs as initial adsorption. Moreover, by considering equilibrium adsorption (qe) as a function of initial concentration (C0), not only the precision of the model will be enhanced (according to evaluation criteria), but also the equilibrium capacity of adsorption increases to an average of 26.5% compared to the Langmuir model. Thus, application of the Shamohammadi model increases the capacity of chromium absorption by rice stem by an average of 47% compared to the Langmuir model.

منابع و مأخذ:

 

1-   ناصح، نگین و همکاران. « بررسی کارآیی حذف کروم شش ظرفیتی از محلولهای آبی، با استفاده از جاذب طبیعی پوسته سبز بادام و خاکستر حاصل از آن ». مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. پائیز 1392، شماره 3، صفحات 220 تا 232.

2-      Gupta, V.K., Shrivastava, A.K., Jain, N. 2001. Biosorption of chromium (VI) from aqueous solutions by green algae spirogyra species. Water Research, Vol. 35, pp. 4079–4090.

3-      MadhavaRao, M., Ramesh, A., Purna Chandra Rao, G., and Seshaiah, K. 2006. Removal of copper and cadmium from the aqueous solutions by activated carbon derived from Ceiba pentandra hulls. Hazardous Materials, B129, pp. 123- 129.

4-      Aydin, H., Bulut, Y., and Yerlikaya, C. 2008. Removal of copper (II) from aqueous solution by adsorption onto low- cost adsorbents. Environment Management, Vol. 87, pp. 37- 45.

5-      Qu, J.H. 2008. Research progress of novel adsorption processes in water purification: A review. Environment Sciences, Vol. 20, pp. 1–13.

6-      Mahajan G, Sud D. 2011. Kinetics and equilibrium studies of Cr (VI) metal ion remediation by arachis hypogea shells: agreen approach. BioResources. Vol. 6, pp. 3324-3338.

7-      Shawky, B.T, Mahmoud, M.G., Ghazy, E.A., Asker, M.M.S., Ibrahim, G.S. 2011. Enzymatic hydrolysis of rice straw and corn stalks for monosugars production. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, Vol. 9, pp. 59–63.

8-      Binod, P., Sindhu, R., Singhania, R.R., Vikram, S., Devi, L., Nagalakshmi, S., Kurien, N., Sukumaran, R.K., Pandey, A. 2010. Bioethanol production from rice straw: An overview. Bioresource Technology, Vol. 101, pp. 4767–4774.

9-      Malek, A., Farooq, S. 1996. Comparison of isotherm models for hydrocarbon adsorption on activated carbon. AIChE, Vol. 42, pp. 3191–3201.

10-  Febrianto, J., Kosasih, A.N., Sunarso, J., Yi-Hsu, J., Indraswati, N., and Ismadji, S. 2009. Equilibrium and kinetic studies in adsorption of heavy metals using biosorbent: a summary of recent studies. Journal of Hazardous Materials, Vol. 162, pp. 616-645.

11-  Bruanuer, S., Emmett, P.H., and Teller, E. 1938. Adsorption of gases in multimolecular layers.  Journal of American Chemical Society, Vol. 60, pp. 309–316.

12-  Lopez-Garcia, M., Lodeiro, P., Barriada, J.L., Herrero, R., and Sastrede Vicente, M.E. 2010. Reduction of Cr (VI) levels in solution using bracken fern biomass: Batch and column studies. Chemical Engineering, Vol. 165, pp. 517-523.

13-  Bayat, B. 2002. Comparative study of adsorption properties of Turkish fly ashes II. The case of chromium (VI) and cadminum (II). Hazardous Material, Vol. 95, pp. 275–290.

14-  Shamohammadi, S. 2014. Presentation of new physical chemistry isotherm model for adsorption processes from the solution. International Journal of plant, animal and environmental sciences, Vol. 4, pp. xx.

15-  Shamohammadi, S. 2012. Study of Kinetics of Copper in Aqueous Solution by Sawdust Adsorbent. Journal of Water and Wastewater, Vol. 24, pp. 127-133.

16-  Shamohamadi, S., Bustanian, M., and Tavakol, H. 2013. Removing Cd (II) from water and wastewater by blowy sand; the effects of total hardness and pH. Journal of desalination and water treatment, Vol. 51, pp. 16-18.

17-  AL-Othman, Z.A., Ali, R., and Naushad, M.u. 2012. Hexavalent chromium removal from aqueous medium by activated carbon prepared from peanut shell: Adsorption kinetics, equilibrium andthermodynamic studies. Chemical Engineering, Vol. 184, pp. 238– 247.

18-  Chang, Y.Y., Lim, J.W., and Yang, J.K. 2012. Removal of As (V) and Cr (VI) in aqueous solution by sand media simultaneously coated with Fe and Mn oxides. Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 18, pp. 188–192.