Effective Removal of Sulphates from Aqueous Solutions by Modified Orange Peel

• Autorzy: Surovka D. , Pertile E. , Sarcakova E.

Warianty tytułu

PL

Usuwanie siarczanów z roztworów wodnych przy użyciu zmodyfikowanej skórki pomarańczowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

More recently, it has been shown that sulphate (SO4) adsorption plays a role not only in mediating the effects of anthropogenic S emissions. It was found that SO4 adsorption and desorption is important in buffering soil systems against extreme climatic events. For these reasons, correct understanding of SO4 adsorption and desorption remains an important scope for geochemical research. Nowadays, several appropriate methods are available including cementation, chemical precipitation, membrane filtration, ion-exchange and and hydrogel. However, they often require a great investment, and generate large amounts of waste products. However, the adsorption methods are cheap methods, used on large scale. Technical and economic concerns have led to a focus on lost-cost adsorbents. Adsorption is commonly used and are very successful, environmentally friendly and acceptable economically in low concentrations contaminants. The adsorption of sulphates from water solution using orange peel was studied by means of batch mechanism. This study addresses the important parameters of SO4 with the aim of identifying optimal adsorption conditions. Many adsorption studies are available in the literature, which however focus on synthetic solutions. The aim of this study was to determine the dependency of sorption process on pH of the solution, the initial concentration of the sorbent, contact time and temperature. The Langmuir, Freundlich and Temkin isothermal models were used to describe the sorption isotherms of ions. They Langmuir model is more suitable for describing data than that of Freundlich. The adsorption efficiency of removing sulphates (q30 = 5 mg/g) by using orange peel was approximately 90%. When studying the kinetics it was discovered that the sorption process will follow the pseudo-second order. The thermodynamic parameters show exothermic character of sorption, and the processes will be spontaneous and favourable. The results indicate that it is possible to use orange peel effectively for removing sulphates and selected metals from waste water.

PL

Badania wykazały, że adsorpcja siarczanów (SO4) ma kluczową rolę nie tylko w analizie wpływu antropogenicznej emisji S. Odkryto, że adsorpcja SO4 i desorpcja są ważne w instalacjach buforowania gleb przed ekstremalnymi wydarzeniami klimatycznymi. Z tych powodów, szersze rozumienie adsorpcji SO4 i desorpcji pozostaje ważnym tematem badań geochemicznych. Obecnie dostępnych jest kilka metod oczyszczania wód – wliczając w to cementację, strącanie chemiczne, filtracje membranową, wymianę jonową oraz hydrożel. Jednakże, wymienione metody badań wymagają sporych inwestycji i wytwarzają ogromne ilości odpadów, podczas gdy same metody adsorpcyjne są tanie i używane na szeroką skalę. Okoliczności ekonomiczne oraz techniczne doprowadziły do skupienia się na niskokosztowych adsorbentach. Adsorpcja jest powszechnie stosowana z satysfakcjonującymi wynikami, jest przyjazna środowisku oraz ekonomiczne akceptowalna przy niskich stężeniach kontaminatu. Zbadano adsorpcję siarczanów z roztworu wodnego z użyciem skórki pomarańczowej. Badanie miało na celu zbadanie istotnych parametrów adsorpcji SO4 ze szczególnym dążeniem do identyfikacji optymalnych warunków adsorpcji. Literatura przedstawia wiele badań nad adsorpcją, jednakże jedynie z wykorzystaniem roztworów syntetycznych. Celem niniejszych badań było wyznaczenie zależności procesów sorpcyjnych od pH roztworu, stężenia początkowego sorbentu, czasu kontaktu oraz temperatury. Aby opisać izotermę sorpcji jonów użyto modeli izotermicznych Langmuir’a, Freundlich’a i Temkin’a. Model Langmuir’a jest wygodniejszy do opisu danych niż model Freundlich’a. Skuteczność adsorpcji w usuwaniu siarczanów (q30 = 5mg/g) przy użyciu skórki pomarańczy wyniosła około 90%. Podczas badania kinetyki odkryto, że procesy sorpcji podlegają reakcji pseudo-drugiego rzędu. Parametry termodynamiczne pokazały właściwości egzotermiczne sorpcji, a procesy zachodzą spontanicznie i korzystnie. Wyniki potwierdziły, że można skutecznie wykorzystywać skórkę pomarańczy do usuwania siarczanów i wybranych metali ze ścieków wodnych.

Słowa kluczowe

EN

sulphates; sorption kinetics; equilibrium isotherms; thermodynamics; kinetic rate equations; sorption

PL

sorpcja; siarczany; kinetyka sorpcji; równanie izotermy; termodynamika; współczynnik kinetyczny

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 161--169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Surovka D.

• VŠB – TU Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu 15, 708 33, Ostrava – Poruba

autor

Pertile E.

• VŠB – TU Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu 15, 708 33, Ostrava – Poruba

autor

Sarcakova E.

• VŠB – TU Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu 15, 708 33, Ostrava – Poruba

Bibliografia

• 1. ADAMSON A.W., GAST A.P. 1997. Physical Chemistry of Surfaces. 6th ed., New York: Wiley-Interscience.
• 2. AHARONI C., UNGARISH M. 1977. "Kinetics of activated chemisorption. Part 2. Theoretical models." J. Chem. Soc. Faraday Trans. 73: 456–464.
• 3. ALLEN S.J., MCKAY G., PORTER J.F. 2004. "Adsorption isotherm models for basic dye adsorption by peat in single and binary component systems." J. Colloid Interface Sci. 280: 322–333.
• 4. BEHNAMFARD A., SALARIRAD M.M. 2009. "Equilibrium and kinetic studies on free cyanide adsorption from aqueous solution by activated carbon." J Hazard Mater. 170(1): 127-33.
• 5. FOO K.Y., HAMEED B.H. 2010. "Insights into the modeling of adsorption isotherm systems: Review." Chemical Engineering Journal 156: 2–10.
• 6. FREUNDLICH H.M.F. 1906. "Über die Adsorption in Lösungen." Z Phys Chem 57A: 385–470.
• 7. KADIRVELU, K., THAMARAISELVI, K., NAMASIVAYAM, C. 2001. "Adsorption of nickel (II) from aqueous solution onto activated carbon prepared from coir pith." Separation and Purification Technology 24: 497–505.
• 8. FREUNDLICH H.M.F. 1906. "Over the adsorption in solution." J. Phys. Chem. 57: 385–471.
• 9. HAGHSHENO R., MOHEBBI A., HASHEMIPOUR H., SARRAFI A. 2009. "Study of kinetic and fixed bed operation of removal of sulfate anions from an industrial wastewater by an anion exchange resin." J Hazard Mater. 2–3(166): 961–966.
• 10. LANGMUIR I. 1916. "The constitution and fundamental properties of solids and liquids." J. Am. Chem. Soc. 38(11): 2221–2295.
• 11. LIMOUSIN G., GAUDET J.P., CHARLET L., SZENKNECT S., BARTHES V., KRIMISSA M., 2007. "Sorption isotherms: A review on physical bases, modeling and measurement." Appl. Geochem. 22: 249–275.
• 12. MOOSA S., NEMATI M., HARRISON S. T.L. 2005. "A kinetic study on anaerobic reduction of sulphate, part II: incorporation of temperature effects in the kinetic model." Chemical Engineering Science 60: 3517–3524.
• 13. NAMASIVAYAM C., SANGEETHA D. 2008. "Application of coconut coir pith for the removal of sulfate and other anions from water." Desalination 219: 1–13.
• 14. NCIBI M.C. 2008. "Applicability of some statistical tools to predict optimum adsorption isotherm after linear and non-linear regression analysis." J. Hazard. Mater. 153: 207–212.
• 15. ÖZACAR M. 2003. "Equilibrium and kinetic modelling of adsorption of phosphorus on calcined alunite." Adsorption 9(2): 125–132.
• 16. TREYBAL, R.E. 1981. Mass-Transfer Operations. 3rd edition. McGraw Hill.
• 17. VIJAYARAGHAVAN K., PADMESH T.V.N., PALANIVELU K., VELAN M. 2006. "Biosorption of nickel(II) ions onto Sargassum wightii: application of two-parameter and three parameter isotherm models." J. Hazard. Mater. B133: 304–308.
• 18. WU C.H., KUO C.Y., LIN C.F. and LO S.L. 2002. "Modeling competitive adsorption of molybdate, sulfate, selenate, and selenite using a freundlich-type multi-component isotherm." Chemosphere 47: 283–29.