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Tamarindus籼稻壳中罗丹明B和孔雀石绿的生物吸附

答:埃德温Vasu1*

1化学研究部，St. Joseph’s学院(自治)，Tiruchirappalli, 620002印度。

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.2.2.04

在使用Tamarindus indica果壳作为吸附剂的批量吸附系统中研究了从水溶液中除去罗丹明B和孔雀石绿色的去除。众所周知的Freundlich，Langmuir和Redlich-Peterson等温方程被应用于获得的平衡吸附数据。发现吸附动力学遵守伪二阶率方程，粒子扩散似乎控制整体速率。pH和温度的增加导致吸附增加，评估了DG，DH和DS等热力学参数。


Tamarindus indica果壳;孔雀石绿色

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罗丹明B和孔雀石绿在罗望子果壳上的生物吸附。Curr World environment 2007;2(2):127-134 DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.2.2.04

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罗丹明B和孔雀石绿在罗望子果壳上的生物吸附。环境科学学报2007;2(2):127-134。环境科学学报2008;2(2):127-134。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=659.

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已收到： 2007-11-08
公认： 2007-12-05.

介绍

将彩色废水进入天然水体的排出是不可取的，因为它们在美学上令人令人令人生意并通过切断阳光渗透来接受水中的雷诺。此外，许多染料对水生生物，哺乳动物和人类有毒。1 - 5用染料污染水资源，主要是在染色和纺织工业周边地区，导致环保主义者之间的极大关注。例如，染色行业废水是泰米尔纳德邦芝士区的主要环境问题之一。6.

各种处理方法已被用于从包含化学凝固，臭氧化的水溶液中除去染料，7.膜过滤,8.电解,9.和微生物降解。10这些成熟的技术往往无法将污染物浓度充分降低到所需和/或法定的水平11或者与一些实际困难有关。这开始了对更有效和更经济的处理技术的探索，以比过滤和生物工艺等大大降低资本成本。吸附法是目前去除水溶液中染料最有效、应用最广泛的方法。近年来，一些研究者把他们的工作集中在低成本的、非传统的吸附剂材料上12实现对含染料废水的经济、可行、有效的处理。

本研究的目的是评估Tamarindus籼果壳(TIFS)对两种碱性染料罗丹明B (RB)和孔雀石绿(MG)的去除效果。孔雀石绿是三苯基甲烷系列常用的碱性染料，用于丝、毛的直接染色和单宁媒染棉的深绿色染色。罗丹明B也广泛应用于染色工业。Tamarindus籼罗望子树是印度最常见和最重要的树木之一。一棵成熟的树每个季节能产出180-225公斤的果实。豆荚平均由55%的果肉、34%的种子和11%的壳和纤维组成。13

表1：在30°C下吸附染料的等温参数
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实验

吸附剂

本研究使用的吸附剂为罗望子果壳，采自单树果实。用水洗去粘浆和粉尘，风干，研磨，筛分，得到粒径为150-250 μ m的颗粒。

表2：在30°C下吸附染料的RL值
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染料的分析

利用光谱20D+分光光度计(Spectronic Instruments, USA)监测染料在可见光区(555nm为RB, 620nm为MG)的吸收情况。制备定标图(RB为1-6mg/L, MG为1-8mg/L)，参照各自的定标图确定样品等价物浓度。

图1.动力学曲线在TIF上吸附染料
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批量吸附实验

每个平衡吸附实验包括三个重复的100mL玻璃塞瓶，装上适量的吸附剂和50mL选定浓度的染料溶液。同时还制备了不含吸附剂的控制烧瓶。混合物在恒温(30、45或60°C)的旋转摇床(Orbitek，印度金奈)中保持。达到平衡后，每个烧瓶的内容物用Whatmann 41号滤纸过滤。过滤后的样品被分析为未吸附的溶质。利用Freundlich、Langmuir和Redlich- Peterson三个等温方程对得到的平衡数据进行分析:

图2。t和Bt对染料在TIFS上的吸附性能
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Freundlich.
问：E.=K.FCE.(1 / n)…(1)

问：E.= KL.CE./（1 + b CE.）=问mB C.E./（1 + b CE.）...（2）

Redlich -皮特森
问：E.=K.R.CE./（1+ B.R.CE.β）(3)…

在哪里问：E.吸附容量（mg / g）;CE.:吸附质平衡浓度(mg/L);K.F（mg / g）和N，Fuendlich常量;K.L.和B.（L / MG），Langmuir常数;问：m,朗谬尔单分子层吸附量(mg/g)K.R.那B.R.和β为Redlich-Peterson等温线常数。

表3:染料在30℃时的拟一级吸附参数
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为了进行动力学研究，我们取了一系列装有固定数量吸附剂和染料溶液的瓶子。每隔5、10、15、20、25、30、45、60、120、180分钟，取1瓶，测定未吸附染料。为了描述吸附动力学，采用Lagergren提出的拟一级模型14Ho和McKay提出的伪二阶模型15以下列形式使用:

一阶速率方程

日志(问：E.-问：T.）=日志问：e (1)-K.1T.(4)…

二阶速率方程

T./问：T.= (1 / h) + (1 /问：e (2)）T.(5)…

在哪里，问：T.(mg/g)为每次吸附量T.(分钟);问：E.，平衡吸附量(mg/g);问：e (1)， I阶模型预测的吸附量(mg/g);K.1，一阶速率常数(最小－1）;H（=K.2/ qe (2)2)、初始吸附速率(mgg .－1最小值－1）;和问：e (2)， II级模型预测的吸附量(mg/g)。

表4:染料在30℃时的拟二级吸附参数
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为了确定pH对吸附的影响，用稀释的NaOH或HCl溶液调节不同pH值的染料溶液，并选择吸附剂的剂量。

结果与讨论

表5染料吸附的有效孔扩散系数
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平衡吸附研究

每个体系的平衡数据均符合三个等温方程(RB吸附0.25g, MG吸附0.1g，吸附质溶液在溶液ph值下每50mL使用吸附剂)，等温常数如表1所示。值得注意的是，该吸附剂对MG的Langmuir单分子层吸附能力远远大于RB。这可能是由于RB染料分子更大的分子尺寸，这将限制它们进入碳表面的微孔和中孔。

这问：mTFS上吸附的染料的值非常高，因此可能存在染料和TFS之间涉及的一些特定力，或者将发生多层表面覆盖。Langmuir也支持这一观点B.值(表1)是吸附剂-吸附剂相互作用力或强度的度量。

表6：在45°C下吸附染料的等温常数
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这B.确定的值进一步用于计算无量纲分离因子rl16定义为

R.L.= 1 /（1 +B.C一世）...（6）

其中C一世为初始溶质浓度。R的大小L.价值对吸附平衡的性质具有一个想法，当它在0-1范围内时有利。

在研究的所有系统中，rL.值包括在0和1之间（表2中列出的值），表明染料对TIF上的良好吸附。

图3。pH值对TIFS吸附染料的影响
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吸附动力学

动力学曲线(条件:RB吸附0.25g TIFS/50mL的25mg/L RB溶液，MG吸附0.10g TIFS/50mL的50mg溶液)如图1所示，动力学分析结果如表3和表4所示。相关系数高，与理论吻合良好问：E.和实验问：E.II阶模型的值表明该模型更好地描述了索引。对于许多吸附过程，已经观察到通过II订单模型的II订单模型进行这种改善。15

表7:染料在60℃吸附的等温常数
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已经尝试找到染料分子的胶片或粒子扩散是否确定了它们的整体顺序。根据Boyd等等。17如果时间与ln(行进)的曲线为直线，粒子扩散控制着总吸附率T.0．5对F(如式7所示)产生一条直线。这种线性关系确实存在于正在研究的系统(数据未显示)和Boyd提出的另一种定量处理17和Reichenberg18适应其他人19、20被跟从。吸附动态可以由以下表达式表示：

F =问T./ Q.E.(7)

f = 1- 6 /π2∑n = 1∞1／N2exp (D一世tπ2N2/ R.2）......（8)

f = 1- 6 /π2∑n = 1∞1／N2exp (-N2Bt)…（9)

在哪里，

B = D.一世π2R.2=时间常数(10)

F=在时间上分数均衡T.D.一世=吸附阶段中离子的有效扩散系数

R.=吸附剂颗粒半径

n = 1,2,3，¼是定义通过傅里叶类型分析获得的无限串联解决方案的整数。

BT.为每个值导出值F价值通过使用Reichenberg的桌子。18一个图T.相对BT.被用来评估电影的贡献并粒子扩散对吸附率。这俩T.相对BT.图2是线性的(如图2所示)。对图2的检查显示，所研究的染料吸附在原点附近，这表明这些过程的速率限制步骤主要受粒子扩散约束。

表8染料在TIFS上吸附的热力学参数
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有效粒子扩散系数值(D.一世式(10)计算B.它的斜率是T.相对BT.情节。因为在目前的研究，粒​​子尺寸的吸附剂测距

取150 ~ 250µm的平均值，取200µm为平均粒径，即为100 × 10－4Cm为平均粒子半径(R.）.这B.和D.一世计算的值列于表5中。

随着染料溶液pH值的增加，两种染料的吸附量都有所增加。这是预期的任何阳离子染料的交换。溶液pH值的增加增加了任何吸附剂的表面电荷，最终将导致更大的倾向吸引正电荷物种，如MG和RB。

温度和热力学的影响

除室温外，还在45℃和60℃两个温度下进行了平衡吸附研究。吸附量随操作温度的升高而增加，表明该过程为吸热过程。这也体现在Langmuir的趋势中问：m和K.L.值。随着温度的升高，前者增加，而后者减少(表6和7)。在更高的温度下，吸附增加可能是由于一些原本缓慢的步骤(s)的加速，21在吸附剂表面上创建一些新的激活网站22作为脱溶解的吸附物质的大小的减小可能在高温下发生。

表9：与文献中报告的其他吸附剂的TIF朝向RB和MG的去除效率比较
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计算吉布斯自由能变化(G)、焓变(H)、熵变(S)等热力学参数:

K.C= CAE./ CE.(11)

g = - RT LN KC(12)

log K.C= [s / 2.303 r] - [dh / 2.303 rt]…（13）

在哪里，

K.C=染料在两相间分布的平衡常数
CAE.=固相染料浓度，mg / l
CE.=液相染料浓度，mg/L
T =绝对温度，°K
r =气体常数

利用式(13)构造范霍夫图，分别由范霍夫图的斜率和截距计算出H和S。表8列出了不同染料浓度下的热力学参数。

吸附得到的G的负值反映了吸附的自发性。H的正值表示界面的吸热性质，S的正值表示界面的随机性增加。较大的S值说明被吸附的物种体积较大;一个单一的染料分子会从吸附剂表面置换大量的水分子。

其他吸附剂去除效率的比较

最后尝试比较TIFS与文献报道的其他吸附剂的去除效率(表9)。发现TIFS去除本研究中选择的染料的能力与其他报道的吸附剂相当。

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