当前的世界环境

• 来自Tripoli的几种量（0.5,1,2,5,1和10 mg），100毫升金属离子溶液并置于250毫升的塑料瓶烧瓶中(特殊设计)。
• 每个金属离子的两种不同浓度（100和10 mg.1^－1） 被认为是。
• 将塑料瓶盖上，以400转/分的固定磁搅拌速度摇晃2.5小时。
• 完成搅拌时间后，通过Whatman 540 mm滤纸过滤样品。
• 金属离子和可过滤金属浓度的准确浓度是由不经稀释的AAS测定的(Perkin Elmer AAS分析仪300，石墨炉HGA 800，自动进样器AS 72)。测定结果的平均标准偏差在0.01 ~ 0.1%之间。
• 量化宽松已经确定，Cevs。CE / QE和ln_Cevs。ln_{量化宽松政策}被绘制。

结果表达为吸附剂的去除效率（％吸附）和吸附能力：
去除效率（％吸附）可以定义为


的黎波里的吸附量(mg金属/g的黎波里)由下式计算:

在哪里

问：的黎波里吸附的金属离子(mg/g)
C^0.:初始金属浓度(mg/L)
Ce:平衡时金属浓度(mg/L)
S.:剂量=米/ V
V.:金属溶液体积(L)
m:的黎波里(g)

结果与讨论

图5 e: pH对Zn吸附的影响２＋的黎波里的不同浓度:剩余浓度(mg。l－1)吸附与的黎波里后剂量g / 100毫升模型解决方案),pH = n, 4、7和9日(n =初始pH值对模型解决方案之前吸附),2.5小时,v = 100毫升金属解决方案,25°C,初始pH = 7, rpm = 400,和常数初始浓度(10毫克。l－1） 点击这里查看图

天然的黎波里的吸附与分析

黎波里(Tripoli)被认为是天然岩石晶体二氧化硅的俗称，它含有亚微米的晶体(这是由无定形的，通常是生物成因)。这种硅经历了地质时间的压实，然后产生微隐晶硅(监控化学品）.的黎波里的物理化学性质已经公布。⁵²这种硅具有非常细的孔隙，除非经过干燥，否则会被水饱和。此外，这些孔具有一定大小不同的孔洞，以吸附合适的金属离子。在表面，它以Si-O-H结尾，Si-O-H可能会结合金属离子通过协调方面。因此，这些孔洞可以稳定重金属，从而在一定程度上消除其毒性。这是由于原位金属离子封装在二氧化硅的孔洞和孔洞内。在这种情况下，金属离子在土壤和环境中保持惰性。基于这些基本方面，吸附过程通过的黎波里正在考虑潜在的替代方案特别是对这些资源有限的国家去除重金属。这是由以下几个原因造成的:易操作、成本低、自然发生、数量大、对环境安全。同时，所有金属离子对的黎波里上的重金属均表现出较强的吸附亲和力。

图6:Zn的qe/Ce的Langmuir等温线模型图２＋、镍２＋和铜２＋在的黎波里vs. Ce (ppm)的的黎波里:和Cu2+: 2.5小时，v = 50毫升金属溶液，30°C，初始pH = 7,00 rpm，恒定的初始浓度(10ppm)。 点击这里查看图

经过处理的样品的衍射图(图1)显示，只有石英作为主要矿物相，其百分比为100%，为微隐晶(MCCS)和其他形式的二氧化硅。而蒙脱石和白云石则被破坏。特征方解石峰在34.2 (2ε.。)完全减少。这表明通过酸和碱的化学处理，杂质被完全清除。煅烧没有失去原来的二氧化硅。由于碳酸盐岩和有机物的分解以及结构水和吸附水的脱水，它被使用。
地球化学数据已经显示出未处理的三元石的含量，其百分比大于92.45％（SIO）₂）.的黎波里的比重在2.4-2.6之间，呈白色乳白色。^50,52表1列出了天然的黎波里的主要化学成分。这些参数的确定描述可在。⁵³

图7 Zn的qe/Ce的Langmuir等温线模型图２＋、镍２＋和铜２＋的黎波里vs. Ce (ppm)的的黎波里:和铜２＋: 2.5小时，v = 50毫升金属溶液，30°C，初始pH = 7,00 rpm，恒定初始浓度(100ppm) 点击这里查看图

去除天然的黎波里内部的原始金属可以使用EDTA进行测试。试验是通过添加几滴1.00 × 10的液体来进行的³M EDTA溶液和2ml nhh_3./ NH_4.Cl缓冲液从滤液中得到约5mL样品，通过出现EDTA的蓝色来表示金属离子存在的阴性试验。然后用过量的双蒸馏水洗涤Tripoli，直至滤液在添加几滴0.1M Agno时对氯离子进行负测试_3.从滤液中提取样品的溶液。

的黎波里剂量的影响

通过不同吸附剂用量(0.5、1.0、2.0、5.0和10 mg)，以及其他参数(T = 25℃)，讨论了黎波里用量的影响。初始金属浓度= 10或100毫克。l^－1，pH = 7，RPM = 400，接触时间= 2.5小时）保持常数（见图。2和3）.结果表明，对所有金属离子均有较强的吸附亲和力通过Tridoli在pH = 7.这些吸附金属离子在约100mg的Tripoli×L处达到最大百分比^－1(见图2和图3)。随着黎波里用量的增加，吸附率也随之增加。图2澄清了稀释水平(10 mg金属离子× L)对金属离子的吸附^－1）vs。吸附剂剂量，其中所有吸附金属离子约为95-99％的最大百分比。图3表现出高水平浓度（100mg金属离子×L中金属离子的低吸附百分比）^－1)，这只是当它与稀释水平比较。在本例中，锌的百分比分别为60、85和90%^２＋、铜^２＋和倪^２＋,分别。

图8：LN（QE）与LN（CE）的Freundlich等温线图，其中Ce是平衡浓度Zn２＋、镍２＋和铜２＋的黎波里浓度:2.5小时，v = 50毫升金属溶液，30°C，初始pH = 7,00 rpm，恒定初始浓度(10ppm) 点击这里查看图

锌的吸附率^２＋和铜^２＋离子通过将吸附剂剂量增加在0.5g至5g（约）的范围内急剧增加，然后将其略微增加5g至10g Tripoli，而Ni的百分比去除^２＋在的黎波里0.5到10克的范围内急剧增加。在这个水平，可以达到最大的吸附。这意味着，吸附剂的离子数量是最大的，而自由离子的数量保持不变的任何进一步添加的吸附剂。一般来说，无论是稀释水平还是浓缩水平，通过增加的黎波里剂量，去除率都会增加。这是由于更大的表面积可用性。

初始金属离子浓度的变化

铜的作用^２＋、镍^２＋和锌^２＋初始浓度的vs。用稀释溶液和浓缩溶液(10 ~ 100 mg × L)研究了对的黎波里的吸附百分比^－1），同时保持所有其他参数常数（t = 25°C，pH = 7，RPM = 400，以及接触时间= 2.5小时）。如图4所示，通过增加初始金属浓度来增加去除百分比（10vs。100mg金属离子× L^－1）.这些观察非常常见，^52岁,54而使用天然沸石是相反的。^20.这种行为与金属离子通过二氧化硅上的微通道和孔的扩散过程有关，金属离子在这些微孔中相互竞争扩散。这种竞争会锁住表面通道的入口，同时阻止金属离子深入二氧化硅内部，即吸附只发生在表面。因此，每稀释10 mg × L的金属离子，其去除率均增加^－1）.而在金属离子浓度(大于100 mg × L)的水平上，吸附与浓度无关^－1）.这可能又回到了金属离子比对有效吸附位点少的原因。这意味着在高浓度时，对吸附位点的竞争会变得非常激烈。

图9：LN（QE）与LN（CE）的Freundlich等温线图，其中CE是平衡浓度Zn２＋、镍２＋和铜２＋的黎波里浓度:2.5小时，v = 50毫升金属溶液，30°C，初始pH = 7,00 rpm，恒定初始浓度(100ppm)。 点击这里查看图

一般来说，去除百分比很高(约为。92%以上)，其中锌的稀释^２＋的去除率最高(图4)通过的黎波里是锌^２＋> CU^２＋>倪^２＋．在我们的建议中，Ni的通过路径^２＋中断在的黎波里表面通过吸附过程多铜^２＋然后铜^２＋>锌^２＋．这种行为与金属-硅配位有关。众所周知，二氧化硅具有Si-O-Si主链。硅主链中的氧有两对孤对，它们可与空分子或部分空分子相互作用D.金属离子的-轨道。
Zn的电子国家^２＋、铜^２＋和倪^２＋是D.¹⁰那D.^9.和D.^8.,分别。锌^２＋在的黎波里结构内具有完整的轨道和易于扩散，没有任何强烈的中断。Ni的经过路径^２＋通过Ni的相互作用稍微中断^２＋氧原子在二氧化硅表面，IE。锁住表面的毛孔。这种相互作用可以阻止其他离子在孔内移动，进而提高去除率。因此，预期Ni^２＋在表面和表面附近的吸附比Zn多吗^２＋．铜在锌之间的表面具有中等的行为^２＋和倪^２＋．

表1：Langmuir常数 点击这里查看表格

将这种趋势与处理过的粘土（SH2吸附剂）进行比较。⁵⁵通过SH2吸附剂的分批吸附中的去除容量的顺序最近被报告为CU^２＋>倪^２＋> Zn.^２＋用于天然和处理的粘土吸附剂。在我们获得的趋势中，比报告的研究更容易解释。这是由于SH2粘土的化学组成，其中含有几种吸附剂组分，然后吸附在几种吸附剂上，例如二氧化硅，34％的方解石和亚氯酸盐，而Trigoli具有一个纯石英组分。此外，SH2上这些金属的吸附具有复杂的故事，在那里取决于技术和条件。例如，柱实验中金属的摄取能力被报告为NI^２＋> Zn.^２＋>铜^２＋，不同于在批量摄取中确定的。⁵⁵

pH值的影响

图5(a-b)显示了pH的影响vs。冰沙(锌^２＋、铜^２＋、镍^２＋)在吸附前的模型解的行为。模型溶液(10和100毫克。l^－1)在去离子水中制备，缓冲溶液改变其pH值。形成并过滤上清液后，用原子吸收光谱法检测金属离子浓度，然后计算剩余浓度。图5a显示了稀释模型溶液(10 mg)时pH对金属离子的影响。l^－1）.该图阐明了基础培养基（pH大于7）中的每种金属离子的沉淀，其发现约70％倪^２＋两个金属100％锌^２＋和铜^２＋．它被发现是如此复杂的行为同样的金属在浓缩的模型溶液(100mg。l^－1)，如图5b所示。基于这些结果，本研究指出了在中性介质中黎波里的吸附。

表2:Freundlich常数 点击这里查看表格

pH值是考虑的黎波里吸附金属离子的重要参数之一。溶液的初始pH值是不同的，从模型溶液的初始pH值(pH = n)开始，到pH = 4,7和9.2。在本组实验中，吸附剂的用量(0.5、1、2、5和10 mg的的黎波里/100 ml的模型溶液)，吸附剂的浓度(10或100 mg。l^－1），接触时间（2.5小时），温度（25ºC）和搅拌速度（400rpm）保持恒定。图5（C-E）显示了重金属的去除（Cu^２＋、镍^２＋，Zn.^２＋)，所有金属的pH值约为7。在这个值附近，随着的黎波里剂量的增加，移除的百分比增加。吸附使锌的含量达到最大^２＋、铜^２＋和倪^２＋在10和5毫克的黎波里/ 100毫升模型溶液。

表3:天然的黎波里的化学成分 点击这里查看表格

金属离子在酸性介质中无吸附(0%)，在碱性介质中有沉淀(约95%)。由于金属离子的沉淀，在碱性介质中不能吸附(冰糕:锌^２＋、铜^２＋和倪^２＋)为金属氢氧化物M(OH)₂(图5a- 5b)。此外，硅主链结构(吸着剂:硅藻土)通过增加的数量水解酸性介质中的质子。因此，最好的pH值必须在7左右才能实现最大的去除效果，这在图5(c-e)中很明确。因此，在酸性介质的情况下，如图中所示，没有去除。当应用于废水时，这些结果与报道的数据相吻合。在较宽的pH范围内，对这些金属的吸附程度在很大程度上与pH无关，但在非常低的pH值(pH<4)和较小程度上在高pH (pH>１０)⁵⁶因此，吸附效率好通过预计Tripoli可能在可能遇到许多废水中的中间pH值．

表4:各种吸附剂的吸附势 点击这里查看表格

等温线模型

定量测定黎波里对锌的吸附能力^２＋、铜^２＋和倪^２＋从废水的溶液模型，数据拟合到Langmuir和Freundlich吸附等温线模型。^54-57Langmuir模型假设单分子层吸附，吸附位点和吸附能分布均匀，吸附分子之间没有相互作用。它可以用线性形式表示如下

在哪里问：_E.为每单位质量黎波里的金属离子冰糕的平衡量(mg/g)，问：_马克斯为的黎波里每单位质量的最大金属摄入量(mg/g)，C_E.溶液中金属离子的平衡浓度(mg/dm^3.),B.是langmuir常数（dm^3./摩尔)。B.与吸附能有关，吸附能定量地反映了的黎波里与金属离子之间的亲和力。
因此，一个图C_E.问：_E.与C_E.,给直线的斜率1问：_马克斯并拦截1(问_马克斯b) Cu、Zn和Ni各金属离子在10和100 ppm初始溶液中的浓度分别如图(6和7)所示。
标准自由能变化，G^0.和langmuir常数，B.，由下式给出。^43岁的57

G^0.=RTlnB.

在哪里R.。是通用气体常数（8.314 j / mol k），和T.。绝对温度在吗K.。．三种重金属在10ppm和100ppm时的标准自由能变化值列于表2和表3。的负值_G^0.证实了该工艺的可行性和吸附的自发性质，对金属离子(Zn)有较高的选择性^２＋、铜^２＋和倪^２＋分别）吸附到TREGOLI上。
与Langmuir模型相比，Freundlich等温线得到了更广泛的应用，但它不能提供关于单分子层吸附能力的信息。该模型的线性形式如下:


在哪里K._F和N为Freundlich常数，分别表示吸附量和吸附强度。和的值N分别由标绘相对的截距和斜率决定。
每个金属离子的Freundlich吸附等温线的线性形式（Zn^２＋、铜^２＋和倪^２＋)在10ppm和100ppm时的变化如图8和9所示。
实验数据的良好适合由回归系数测量，R²如表2和3所示。这些数值表明Langmiur模型对Ni的适用性^＋２以及Freundlich对Zn的适用性^２＋和铜^２＋离子。
朗缪尔常数问：_马克斯（最大吸附容量）和Freundlich常数K._F从线性方程获得。该值总结在表2和3中。
可以看出，黎波里对锌的最大吸附量最高^２＋紧随其后的是铜^２＋和倪^２＋初始浓度分别为10ppm和100ppm。弗罗因德利希常数K_F对锌^２＋在初始浓度为10ppm和100ppm时，均大于其他重金属。的值N对所有3种重金属的吸附均大于1，表明这些金属在的黎波里吸附良好。
表4总结了用于吸附锌的各种吸附剂^２＋、铜^２＋和倪^２＋．以(mg/g)为单位进行比较。虽然由于实验条件的不同，很难将的黎波里与其他吸附剂进行直接比较，但总的来说，的黎波里的吸附能力比许多其他吸附剂都要高得多。

结论

Tripoli可用于去除有价值和有毒的铜^２＋、镍^２＋和锌^２＋作为水介质中的单相金属离子，在贫困国家可作为新型的无机吸附剂材料。这是由以下几个原因造成的:易操作、成本低、自然发生、数量大、对环境安全。同时，所有金属离子均表现出较强的吸附亲和力通过Tripoli，达到最大百分比所有被吸附的金属离子约为95- 99%。实现最大吸附的合适吸附条件必须是pH = 7左右，约50 ~ 100 mg Tripoli ×L^－1并使用稀释的溶液。用Langmuir和Freundlich模型计算的结果证实了实验数据的正确性，具有Zn的自发性质^２＋>铜^２＋>倪^２＋．这与Langmuir和Freundlich模型一致，它提供了相同的顺序。Langmuir为Ni描述平衡吸附^＋２和锌的Freundlich吸附等温线^＋２和铜^＋２离子。锌的黎波里吸附能力^＋２、铜^＋２和倪^＋２离子分别为14.66、4.46和2.33 mg g^“1分别。本研究基于单一金属离子的简单组分;为了模拟环境中的水，未来的研究应考虑离子间的竞争。

确认

XRD分析是由约旦Mutah大学物理系完成的。作者希望感谢Samah Ramadneh和Nancy Okkeh (Mutah大学化学科学系)的化学家的实验贡献。

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