稻壳灰沸石与水葫芦灰混合增强镉离子吸附的研究
G. W. MBugua.1*，H. M.MBuvi1和J. W. Muthengia2
1肯尼亚大学化学系，内罗毕肯尼亚43844-00100。
2恩布大学化学系，肯尼亚Embu 660100。
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.9.2.08
为了减少或持续控制有害水葫芦植物，有必要探索利用水葫芦生产水修复材料的方法。研究了水葫芦灰(WHA)、不溶性渣(WHAR)和稻壳灰(RHA)对污染水中镉离子和亚甲基蓝的去除能力和效果。用两种灰料的混合物通过水热反应制备沸石材料。原料A采用稻壳灰和WHA的可溶部分制备ZMA，原料B采用含有WHA不溶部分的两种灰等量的混合ZMB。通过间歇试验，确定了金属离子浓度、初始PH、接触时间(t)、温度(t)、振荡速度和吸附剂用量对Cd去除率的影响2＋由灰烬和沸石产品和亚沸石的亚甲基蓝色。获得CD吸附的数据2＋在RHA，ZMA和ZMB上被发现最适合Langmuir等温线模型，而Wha和Whar Data最适合在Freundlich模型中。Rha，Wha，鲸须，ZMA和ZMB吸附剂离子的吸附能力分别为3.745,52.00,56.89,11.24和22.22mg / g。结果表明，在沸石材料的合成过程中掺入频率增强了吸附能力和效率对于CD（II）离子和亚甲基蓝色。
吸附等温线;重金属;沸石;水处理;吸附剂
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MBugua G.W，MBUVI H.M，Muthengia J. W. W.稻壳灰霉素衍生的沸石与水葫芦灰混合，用于增强镉离子的吸附。Curr World Environ 2014; 9（2）DOI：http://dx.doi.org/10.12944/CWE.9.2.08
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MBugua G.W，MBUVI H.M，Muthengia J. W. W.稻壳灰霉素衍生的沸石与水葫芦灰混合，用于增强镉离子的吸附。Curr World Environ 2014; 9（2）。可从：//www.a-i-l-s-a.com/?p=6262.
介绍
肯尼亚的1720万人占人口约43％的人没有进入清洁水。促进这种水危机的主要因素包括人口迅速增长，干旱，森林退化，水供应差和水污染。随着工业发展和人口随着预测的措施，如果没有立即进行激烈的措施，这种水危机可能会恶化。水合威胁不仅通过污染我们的水体而进一步复杂化了这个问题，而且还透露了许多肯尼亚湖泊的闲置，在最少的经济活动中闲置。农村和城市地区的迅速增长强调了现有的供水系统。1这伴随着不合适的供水基础设施阻碍了许多发展中国家的穷人进入水。2轻型和非正式（JUA KALI）Industries Like纺织品，皮革，纸张，塑料，电镀，水泥，金属加工，木材防腐剂，涂料，颜料和钢制造行业的增长显着增长。3.这些工业排放大量有毒废物。4.肯尼亚最近的研究报道说，露天机械研讨会是移动和生物可利用的重金属污染物的重要来源。5,6存在用于去除溶解的重金属的几种方法，包括离子交换，沉淀，超滤，反渗透，电渗析和吸附。7.其中许多方法需要高能量、先进的操作要求或难以处理，无法回收金属或材料。因此，最理想的是探索开发廉价水处理材料的可能性，并同时抑制或控制水葫芦。本文的研究结果表明，稻壳和水葫芦可作为合成吸附材料的原料，用于从污染土壤中去除重金属水。
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图1：高分辨率图片 |
材料和方法
化学品
通过将2.745g硝酸镉在体积烧瓶中溶解在1000mL蒸馏水中，制备浓度为1000mg / L的镉的储备溶液。然后稀释求解以获得含有0.1,0.2,0.4,0.8,1.6和3.2ppm的标准溶液。在整个实验中使用浓缩硝酸和氢氧化钠溶液，以调节溶液的pH。
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图2：高分辨率图片 |
稻壳灰，水葫芦灰和水葫芦灰渣制剂
水葫芦植物是从内罗毕大坝获得的。然后，他们被运送到实验室，在那里，他们被广泛地用自来水清洗以去除土壤和灰尘，切成块，然后用一个已经被记录的程序风干一周。1灰化是在950℃的烘箱中进行的O.五个小时。将灰分混合以获得复合样品。筛分样品以获得相同尺寸的颗粒。图示出了水葫芦灰的样品，Wha。通过将50g水葫芦灰溶解在250℃下溶解水葫芦灰渣（拍）3.蒸馏水。将混合物摇动5分钟并使其沉淀。使用什么人编号滤纸进行过滤。然后将残余物在阳光下晒干5小时。麦克兰·西区昆克县欧元米饭米尔斯提供果壳。然后用蒸馏水洗涤它们几次，除去土壤和灰尘，然后过滤，然后在100°下干燥。干净和干燥的稻壳在500°的烤箱中被烧焦，3小时以获得灰分。文件II显示了水稻壳灰，rha样本的图片。
氢氧化钾溶液
以水葫芦灰为原料，溶解50g WHA，滤除残渣，制得1M氢氧化钾。用0.1M盐酸进行了测定碱性溶液浓度的滴定实验。
ZEALITE材料的合成，ZMA
将25克稻壳灰调制成3枚不锈钢消化弹。在灰上加入250mL氢氧化钾溶液;炸弹被关闭并放入预热的烤箱中，温度为200度，持续24小时。然后让内容冷却并过滤。固体残渣用蒸馏水洗涤，去除多余碱，105º干燥12小时。固体残渣命名为ZMA，如图3所示。
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图3：高分辨率图片 |
沸石材料B，ZMB的制备
为了制备ZMB，将50g稻壳灰和50g水葫芦灰放入反应弹中。向混合物中添加250mL蒸馏水。将炸弹置于200℃的预热烤箱中12小时。用热蒸馏水冲洗形成的固体，以去除多余的碱。然后在105℃下干燥12小时。样品被指定为ZMB，如图4所示。
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图4:高分辨率图片 |
镉标准溶液和试液的制备2＋
已知的质量，2.745g分析级柠檬酸镉（NO3.）2）溶于200ml蒸馏水中。使用蒸馏水将所得溶液稀释至1000ml标记。这是镉的1000ppm储备溶液。通过连续稀释储备溶液来制备标准溶液。
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仪表
裁谈会2＋使用原子吸收分光光度计模型AAS 4141，ECIL，印度在使用空气 - 乙炔火焰的火焰模式下的原子吸收分光光度计模型确定各种溶液中的离子浓度。pH米，模型PHEP，汉纳乐器，意大利在本研究中使用了22.7的温度2-12之间的研究。O.和UV可见光光谱仪。浓度以三份酸酯确定。每次七个样品后运行标准和空白样品以检查仪器漂移。使用曲线方法来量化重金属浓度。
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批实验
采用DKZ-1 NO.1007827型恒温水浴振动筛进行间歇吸附实验。实验在相同的振动速度下进行。对于每次实验运行，50毫升已知浓度的镉水溶液2＋将离子注入含有已知质量的RHA、ZMA、ZMB、WHA和WHAR的120mL塑料瓶中。以150 rpm的恒定摇动速率和25º的温度搅拌这些瓶子，离心并过滤2＋用火焰原子吸附光谱法测定滤液中的离子。的光盘2＋每单位质量吸附的离子和CD的百分比2＋使用公式1,2分别使用等式1和2计算的离子。
其中，qe = CD的数量2＋每单位质量吸附在平衡下的离子。co =山梨酸盐的初始浓度。ce=平衡时山梨酸盐的浓度。m=山梨酸盐的质量（原子质量）。V=溶液的体积，
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各种参数的影响Cd的百分比2＋离子吸附
各种参数（吸附剂剂量，接触时间，初始浓度，pH和温度）对CD百分比的影响2＋通过改变感兴趣的参数来研究吸附的离子，同时保持所有其他常数。通过在相同条件下改变10至500ppm的初始浓度来研究初始浓度的效果：0.1g吸附剂，温度为25°，速度为150rpm，pH5的搅拌和24小时的接触时间。通过在相同条件下改变0.02至2.5g的剂量来研究吸附剂剂量的效果：10ppmcd2＋用于WHA，RHA和ZMA的离子溶液和ZMB的100ppm，pH 5，搅拌速度为150rpm，温度为25º，接触时间为2小时。通过在同一条件下不同1至14400min的接触时间来研究接触时间的效果：0.1g吸附剂，10ppm CD2＋用于WHA，RHA和ZMA的离子溶液和ZMB的100ppm，温度为25º，速度为150rpm的搅拌速度，pH 5.在同一条件下，通过2-1g不同的pH调节pH的效果。0.1g吸附剂，10ppm CD2＋用于WHA，RHA和ZMA的离子溶液和100ppm的哨和ZMB，温度为25º，速度速度为150rpm，接触时间2小时。
表1：稻壳灰的XRF分析，RHA
化合物 |
AL.2O.3. |
SiO.2 |
K.2O. |
曹 |
TIO.2 |
mno. |
Fe.2O.3. |
%氧化 |
１２％ |
77％ |
1.5％ |
1.3％ |
0.97％ |
0.21％ |
7.21％ |
水中亚甲基蓝染料的去除
将1g的亚甲基蓝用蒸馏水溶解在100ml的容量瓶中，制得浓度为1000ppm的亚甲基蓝原液。摇动溶液以获得均匀性。通过稀释得到不同浓度的溶液。以0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g的WHA、WHAR、RHA、ZMA和ZMB为原料，搅拌不同浓度的50 ml有色水2小时，研究亚甲基蓝吸附量的影响。然后用whatman No. 1滤纸过滤溶液，用紫外分光光度计测定水中的颜色。所有这些研究都是在25º和搅拌速度150rpm下进行的。
表2：水葫芦灰的XRF分析，WHA
化合物 |
AL.2O.3. |
P.2O.5. |
CL. |
K.2O. |
曹 |
mno. |
Fe.2O.3. |
氧化锌 |
%氧化 |
1％ |
6.0％ |
21％ |
35.8％ |
27% |
7.1％ |
1.8％ |
0.2％ |
结果和讨论
样本表征
通过XRF测定RHA，WHa，鲸须，ZMA和ZMB的化学组成，分别在表1,2,3,4和5中示出。如表1所示，rha是SiO的良好来源2和al.2O.3.由于它分别包含77％和12％。有35.8％的K2o随后21％的CaO和Cl的21％，因此用作koh基地的良好来源。
表3:XRF分析水葫芦灰剩余，钓鱼
化合物 |
AL.2O.3. |
P.2O.5. |
K.2O. |
曹 |
mno. |
Fe.20.3. |
%氧化 |
4％ |
9.9％ |
9.9％ |
54.8％ |
15.9％ |
5.9% |
镉初始浓度的影响2＋离子
CD的百分比2＋被ZMA，ZMB，WHA，RHA和WHARWAS吸附的离子显着受CD初始浓度的影响2＋在水溶液中的离子。初始CD.2＋浓度从10ppm达500ppm变化，同时保持吸附剂以0.1g。图5显示了初始浓度对去除CD百分比的影响2＋离子。CD的百分比删除2＋ZMA的RHA，85.45％〜99.93％从86.2％增加到99.93％的ZMA，50.5％至99.5％，在相同的接触时间和吸附温度下为97.8％至99.4％。浓度的进一步增加导致镉离子的百分比降低。它是由于CD的数量增加2＋固定量的吸附剂的离子。
表4:XRF分析Zeolitic材料A，ZMA
化合物 |
AL.2O.3. |
SiO.2 |
K.2O. |
曹 |
TIO.2 |
mno. |
Fe.2O.3. |
%氧化 |
7.8％ |
75％ |
3.3% |
1.1％ |
1.3％ |
0.45％ |
10.45％ |
温度对镉离子吸附的影响
温度对去除CD的影响2＋在初始溶液浓度的Wha，rha，鲸，zma和zmb用于Rha，wha和zma和100ppm的初始溶液浓度，使用0.1g和120min的接触时间和150rpm的搅拌速度如图6所示。从结果中，观察到，随着温度的增加，WHA，鲸鱼和ZMB的去除镉离子的百分比保持恒定。当温度从298K升至374K时，RHA和ZMA百分比通过RHA和ZmA的百分比快速降低。观察到的镉去除随温度的初始降低表明，活性位点和镉离子之间的较弱的结合相互作用，其支持热量并因此受到低温的优选。9.
表5:XRF分析Zeolitic Material B，ZMB
化合物 |
AL.2O.3. |
SiO.2 |
K.2O. |
曹 |
TIO.2 |
mno. |
Fe.2O.3. |
P.2O.5. |
%氧化 |
10.52% |
76.22％ |
2.7% |
1.76％ |
0.04％ |
2.08％ |
2.01％ |
4.63％ |
吸附剂剂量对镉离子吸附的影响
用0.02,0.04,0.06,0.1,0.2,0.3,0.0，0.5,1.0,1.5,20.5,1.0,1.5,2.0和2.5g进行实验，每50ml测试溶液。当添加吸附剂剂量增加时，如图7所示，金属离子的除去的百分比也增加。由于吸附剂量增加，镉离子的吸附增加，因为吸附剂量增加。最高除去99.99％，在2.0g ZMA，99.40％，在2.5g rha下，99.12％，0.1g ZMB，100％观察到1.5g，频率为1.5g。吸附剂剂量的进一步增加对从溶液中除去镉离子的任何显着影响。
接触时间对镉离子去除百分比的影响
在保持所有其他实验条件不变的情况下，通过改变接触时间（从1分钟到1440分钟）进行实验。获得的结果如图8所示。如图所示，当使用WHA、WHAR和ZMB时，吸附过程迅速发生，1min后几乎100%的镉被吸附。ZMB和WHA之间存在重叠。ZMA在30分钟后达到66%的去除率，90分钟后达到95%并在2小时内达到平衡，而RHA在30分钟时达到72%的去除率，90分钟时达到99%并在2小时内达到平衡。这表明镉离子与活性中心的结合最好发生在固体表面上。10
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PH对镉离子去除率的影响
从pH2-12中研究了pH对镉离子去除效率的影响。发现rhaat pH 4,99.在pH 9的Zma，99.7％的ZmA，99.7％的ZmA的去除率为99.73％，水葫芦灰pH 9,99.12％在pH 7和9as的99.12％，图9中所示的pH 7和9as。在低pH值下，羧酸和氨基官能团的吸附剂是质子化的，11因此，金属离子结合的活性位点较少，因此镉离子被较少吸收。此后，镉离子的去除率随着PH值的增加而降低。这是OH增加的结果− 离子导致金属离子在吸附剂-吸附质界面的吸附减少。12
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Langmuir和Freundlich等温常数为镉
如表6所示，具有r的WHA和WHAR最佳安装INFREUNDLICH模型的吸附数据2分别= 0.979和0.992，而RHA ZMA和ZMB最适合Langmuir模型与R2= 0.999,1和0.998。钓鱼和谁对CD具有最高的亲和力2＋离子的吸附量分别为56.89和52.00mg/g。它们的a1/n值大于1，表明吸附过程符合Freundlich等温线模型。ZMA和ZMB对Cd的吸附量分别为11.24 mg/g和22.22mg/g2＋离子。研究表明，ZMA、ZMB、WHA、WHAR和RHA均能有效去除镉离子，且WHAR与ZMB复配后对镉离子的吸附增强。
表6：兰姆尔和腓骨等温常数为镉
兰姆尔 |
弗伦德利希 |
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样本 |
问：最大限度Mg / G. |
B DM.3./ g |
R.2 |
1 / n |
K.FMg / G. |
R.2 |
rha. |
3.745 |
5.03 |
0.999 |
0.785 |
7.59 |
0.674 |
什么 |
200. |
0.208 |
0.934 |
1.43 |
52.00 |
0.979 |
钓鱼 |
250 |
0.018 |
0.842 |
1.486 |
56.89 |
0.992 |
ZMA |
11.24 |
22.25 |
1 |
0.385 |
15 |
0.908 |
ZMB |
22.22 |
0.303 |
0.998 |
5.103 |
5.103 |
0.987 |
确认
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工具书类
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