Published April 23, 2022 | Version v1
Publication Open

Kinetics and Equilibrium Studies of the Adsorption of Copper(II) Ions from Industrial Wastewater Using Activated Carbons Derived from Sugarcane Bagasse

Creators

  • 1. Covenant University
  • 2. Lagos State University
  • 3. Ondo State University of Science and Technology

Description

The monocomponent adsorption process of Cu(II) ions in synthesized industrial wastewater were investigated using activated carbons (BACs) derived from sugarcane bagasse as the precursor. Batch adsorption studies were done by treating the precursor with H3PO4 (BAC-P) and ZnCl2 (BAC-Zn) in order to observe the effects of experimental variables such as contact time, pH of the solution, and adsorbent dose. The Langmuir isotherm model excellently described the adsorption data for both the derived BACs, indicating monolayer coverage on the BACs with the determination coefficients close to the value of one. Furthermore, the maximum adsorption capacities of 589 and 225 m g g − 1 at 30°C were obtained for BAC-P and BAC-Zn adsorbents, respectively. The modeling of kinetic data of Cu(II) ions adsorption onto BAC-P and BAC-Zn adsorbents illustrated that the Elovich kinetic model fitted well. Here, the adsorption process was film-diffusion controlling, while being principally governed by external mass transport where the slowest step is the diffusion of the particles through the film layer. The mechanism of the adsorption process was proposed taking into cognizance of the ion exchange and surface complexation on active sites between the negatively charged surface of the BACs and the positively charged Cu(II) ions. The BACs were characterized using analytical methods such as SEM, FTIR, EDX, XRD, BET surface area, and zeta potential measurements. Both BACs mainly composed of mesopores and bonds of O-H, C-O, C=O, and C-O-C. The BET surface area of BAC-P and BAC-Zn was 427.5 and 282 m2/g before adsorption, and their isoelectric point (pHIEP) 3.70 and 5.26, respectively.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم فحص عملية الامتزاز أحادية المكون لأيونات النحاس(2) في مياه الصرف الصناعي المصنعة باستخدام الكربون المنشط (BACs) المشتق من قصب قصب السكر كسلائف. تم إجراء دراسات الامتزاز الدفعي عن طريق علاج السلائف باستخدام H3PO4 (BAC - P) و ZnCl2 (BAC - Zn) من أجل ملاحظة تأثيرات المتغيرات التجريبية مثل وقت التلامس ودرجة الحموضة للمحلول والجرعة الممتزة. وصف نموذج لانغموير المتساوي الحرارة بشكل ممتاز بيانات الامتزاز لكل من BACs المشتقة، مما يشير إلى تغطية أحادية الطبقة على BACs مع معاملات التحديد القريبة من قيمة واحدة. علاوة على ذلك، تم الحصول على سعات الامتزاز القصوى البالغة 589 و 225 ميكروغرام -1 عند 30 درجة مئوية لممتزات BAC - P و BAC - Zn، على التوالي. توضح نمذجة البيانات الحركية لامتزاز أيونات النحاس(II) على ممتزات BAC - P و BAC - Zn أن النموذج الحركي Elovich مناسب بشكل جيد. هنا، كانت عملية الامتزاز تتحكم في انتشار الفيلم، بينما تحكمها بشكل أساسي وسائل النقل الجماعي الخارجية حيث تكون أبطأ خطوة هي انتشار الجسيمات عبر طبقة الفيلم. تم اقتراح آلية عملية الامتزاز مع الأخذ في الاعتبار التبادل الأيوني والتعقيد السطحي في المواقع النشطة بين سطح BACs المشحون سلبًا وأيونات Cu(II) المشحونة إيجابيًا. تم وصف BACs باستخدام طرق تحليلية مثل SEM و FTIR و EDX و XRD ومساحة سطح BET وقياسات زيتا المحتملة. تتكون كل من BACs بشكل أساسي من مسام متوسطة وروابط O - H و C - O و C=O و C - O - C. كانت مساحة سطح BET لـ BAC - P و BAC - Zn 427.5 و 282 م 2/جم قبل الامتزاز، ونقطة التساوي الكهربائي (PHIEP) 3.70 و 5.26، على التوالي.

Translated Description (French)

Le processus d'adsorption monocomposant des ions Cu(II) dans les eaux usées industrielles synthétisées a été étudié en utilisant des charbons actifs (BAC) dérivés de la bagasse de canne à sucre comme précurseur. Des études d'adsorption par lots ont été effectuées en traitant le précurseur avec H3PO4 (BAC-P) et ZnCl2 (BAC-Zn) afin d'observer les effets de variables expérimentales telles que le temps de contact, le pH de la solution et la dose d'adsorbant. Le modèle d'isotherme de Langmuir décrit parfaitement les données d'adsorption pour les deux bac dérivés, indiquant une couverture monocouche sur les bac avec des coefficients de détermination proches de la valeur de un. En outre, les capacités d'adsorption maximales de 589 et 225 m g g − 1 à 30 °C ont été obtenues pour les adsorbants BAC-P et BAC-Zn, respectivement. La modélisation des données cinétiques de l'adsorption des ions Cu(II) sur les adsorbants BAC-P et BAC-Zn a montré que le modèle cinétique d'Elovich s'adaptait bien. Ici, le processus d'adsorption contrôlait la diffusion du film, tout en étant principalement régi par le transport de masse externe où l'étape la plus lente est la diffusion des particules à travers la couche de film. Le mécanisme du processus d'adsorption a été proposé en tenant compte de l'échange d'ions et de la complexation de surface sur les sites actifs entre la surface chargée négativement des bac et les ions Cu(II) chargés positivement. Les bac ont été caractérisés à l'aide de méthodes analytiques telles que les mesures SEM, FTIR, EDX, XRD, de surface BET et de potentiel zêta. Les deux BAC sont principalement composés de mésopores et de liaisons de O-H, C-O, C=O et C-O-C. La surface BET du BAC-P et du BAC-Zn était de 427,5 et 282 m2/g avant adsorption, et leur point isoélectrique (pHIEP) de 3,70 et 5,26, respectivement.

Translated Description (Spanish)

El proceso de adsorción monocomponente de iones Cu(II) en aguas residuales industriales sintetizadas se investigó utilizando carbonos activados (BAC) derivados del bagazo de caña de azúcar como precursor. Los estudios de adsorción por lotes se realizaron tratando el precursor con H3PO4 (BAC-P) y ZnCl2 (BAC-Zn) para observar los efectos de variables experimentales como el tiempo de contacto, el pH de la solución y la dosis de adsorbente. El modelo de isoterma de Langmuir describió excelentemente los datos de adsorción para ambos BAC derivados, indicando la cobertura monocapa en los BAC con los coeficientes de determinación cercanos al valor de uno. Además, se obtuvieron las capacidades de adsorción máximas de 589 y 225 m g g − 1 a 30 °C para los adsorbentes BAC-P y BAC-Zn, respectivamente. El modelado de datos cinéticos de adsorción de iones Cu(II) en adsorbentes BAC-P y BAC-Zn ilustró que el modelo cinético de Elovich se ajustó bien. Aquí, el proceso de adsorción fue el control de la difusión de la película, mientras que se rige principalmente por el transporte de masa externa, donde el paso más lento es la difusión de las partículas a través de la capa de película. El mecanismo del proceso de adsorción se propuso teniendo en cuenta el intercambio iónico y la complejación superficial en sitios activos entre la superficie cargada negativamente de los BAC y los iones de Cu(II) cargados positivamente. Los BAC se caracterizaron utilizando métodos analíticos como SEM, FTIR, edX, XRD, área de superficie BET y mediciones de potencial zeta. Ambos BAC se componían principalmente de mesoporos y enlaces de O-H, C-O, C=O y C-O-C. El área de superficie BET de BAC-P y BAC-Zn fue de 427.5 y 282 m2/g antes de la adsorción, y su punto isoeléctrico (pHIEP) 3.70 y 5.26, respectivamente.

Files

6928568.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c5fe50949fb38c30a8b722b65d366a95
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسات الحركية والتوازن لامتزاز أيونات النحاس(2) من مياه الصرف الصناعي باستخدام الكربون المنشط المشتق من قصب السكر
Translated title (French)
Études cinétiques et d'équilibre de l'adsorption des ions cuivre(II) des eaux usées industrielles à l'aide de carbones activés dérivés de la bagasse de canne à sucre
Translated title (Spanish)
Estudios de cinética y equilibrio de la adsorción de iones de cobre(II) de aguas residuales industriales utilizando carbones activados derivados del bagazo de caña de azúcar

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4224251407
DOI
10.1155/2022/6928568

Is supplement to
https://openalex.org/W4389752700 (Other)
https://openalex.org/W3188793742 (Other)
https://openalex.org/W2980084862 (Other)
https://openalex.org/W2810561398 (Other)
https://openalex.org/W2736263164 (Other)
https://openalex.org/W2331082529 (Other)
https://openalex.org/W2069270041 (Other)
https://openalex.org/W2064441616 (Other)
https://openalex.org/W2012818708 (Other)
https://openalex.org/W1529813175 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1494469667
  • https://openalex.org/W154808999
  • https://openalex.org/W1548650423
  • https://openalex.org/W1564213102
  • https://openalex.org/W1568931131
  • https://openalex.org/W1856219842
  • https://openalex.org/W1901566437
  • https://openalex.org/W1976226675
  • https://openalex.org/W1979159161
  • https://openalex.org/W1980429106
  • https://openalex.org/W1983405318
  • https://openalex.org/W1986170104
  • https://openalex.org/W1987918272
  • https://openalex.org/W1996328655
  • https://openalex.org/W2000885046
  • https://openalex.org/W2003666851
  • https://openalex.org/W2004146263
  • https://openalex.org/W2014628480
  • https://openalex.org/W2017360249
  • https://openalex.org/W2027961444
  • https://openalex.org/W2028637767
  • https://openalex.org/W2030354909
  • https://openalex.org/W2032501516
  • https://openalex.org/W2042620212
  • https://openalex.org/W2043219105
  • https://openalex.org/W2046711717
  • https://openalex.org/W2052371040
  • https://openalex.org/W2055552433
  • https://openalex.org/W2068291331
  • https://openalex.org/W2069658783
  • https://openalex.org/W2072754631
  • https://openalex.org/W2073348265
  • https://openalex.org/W2081551388
  • https://openalex.org/W2083823184
  • https://openalex.org/W2087552784
  • https://openalex.org/W2087669849
  • https://openalex.org/W2088105463
  • https://openalex.org/W2090380007
  • https://openalex.org/W2115497903
  • https://openalex.org/W2117914477
  • https://openalex.org/W2118268464
  • https://openalex.org/W2122768602
  • https://openalex.org/W2128390978
  • https://openalex.org/W2129824396
  • https://openalex.org/W2132677993
  • https://openalex.org/W2136983589
  • https://openalex.org/W2137470064
  • https://openalex.org/W2142382674
  • https://openalex.org/W2142790500
  • https://openalex.org/W2144363624
  • https://openalex.org/W2164856502
  • https://openalex.org/W2167176373
  • https://openalex.org/W2185296323
  • https://openalex.org/W2196064870
  • https://openalex.org/W2212997086
  • https://openalex.org/W2274104125
  • https://openalex.org/W2300474821
  • https://openalex.org/W2314104404
  • https://openalex.org/W2404934805
  • https://openalex.org/W2408851904
  • https://openalex.org/W2414781026
  • https://openalex.org/W2416348607
  • https://openalex.org/W2464056324
  • https://openalex.org/W2474696746
  • https://openalex.org/W2483149199
  • https://openalex.org/W2487690112
  • https://openalex.org/W2519330220
  • https://openalex.org/W2595176504
  • https://openalex.org/W2755679953
  • https://openalex.org/W276178424
  • https://openalex.org/W2769504005
  • https://openalex.org/W2800054598
  • https://openalex.org/W2805563745
  • https://openalex.org/W2887165902
  • https://openalex.org/W2898387346
  • https://openalex.org/W2942747154
  • https://openalex.org/W2943229089
  • https://openalex.org/W2965954285
  • https://openalex.org/W2994744361
  • https://openalex.org/W3022775076
  • https://openalex.org/W3154800115
  • https://openalex.org/W3188731699
  • https://openalex.org/W3199372286
  • https://openalex.org/W4249505387
  • https://openalex.org/W4296453357
  • https://openalex.org/W595488676