Published January 18, 2017 | Version v1
Publication Open

A Comparative Study of Modified and Unmodified Algae (Pediastrum boryanum) for Removal of Lead, Cadmium and Copper in Contaminated Water

Creators

  • 1. Kenyatta University
  • 2. University of Johannesburg

Description

The presence of heavy metals in water is of concern due to the risk toxicity.Thus there is need for their removal for the safety of consumers.Methods applied for removal of heavy metals include adsorption, membrane filtration and co-precipitation.However, studies have revealed adsorption is highly effective technique.Most adsorbents are expensive or require extensive processing before use and hence need to explore for possible sources of inexpensive adsorbents.This research work investigated the use an algal biomass (pediastrum boryanum) as an adsorbent for removal of Lead, Cadmium and Copper in waste water in its raw and modified forms.The samples were characterized with FTIR and was confirmed a successful modification with tetramethylethlynediamine (TMEDA).Sorption parameters were optimized and the material was finally applied on real water samples.It was found that the sorption was best at lower pH values (4.2-6.8).Sorption kinetics was very high as more that 90% of the metals were removed from the solution within 30 minutes.The adsorption of copper fitted into the Langmuir adsorption isotherm indicating a monolayer binding mechanism.Cadmium and lead fitted best the Freundlich adsorption mechanism.Sorption of lead and cadmium was of pseudo-second order kinetics, confirming a multisite interaction whereas copper was pseudo-first order indicating a single site adsorption.The adsorption capacity did not improve upon modification but the stability of the material was improved and secondary pollution of leaching colour was alleviated.This implies that the modified material is suitable for application on the removal of metals from water.

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

Translated Description (Arabic)

إن وجود المعادن الثقيلة في الماء أمر مثير للقلق بسبب سمية المخاطر. وبالتالي هناك حاجة لإزالتها من أجل سلامة المستهلكين. تشمل الطرق المطبقة لإزالة المعادن الثقيلة الامتزاز والترشيح الغشائي والترسيب المشترك. ومع ذلك، فقد كشفت الدراسات أن الامتزاز هو تقنية فعالة للغاية. معظم المواد الممتزة باهظة الثمن أو تتطلب معالجة مكثفة قبل الاستخدام وبالتالي تحتاج إلى استكشاف المصادر المحتملة للمواد الممتزة غير المكلفة. بحث هذا العمل البحثي في استخدام الكتلة الحيوية الطحلبية (pediastrum boryanum) كممتزة لإزالة الرصاص، الكادميوم والنحاس في مياه الصرف الصحي في أشكالها الخام والمعدلة. تم تمييز العينات بـ FTIR وتم تأكيد تعديلها بنجاح باستخدام رباعي ميثيل إيثيلين داي أمين (TMEDA). تم تحسين معلمات الامتصاص وتم تطبيق المادة أخيرًا على عينات المياه الحقيقية. وجد أن الامتصاص كان أفضل عند قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة (4.2-6.8). كانت حركية الامتصاص عالية جدًا حيث تمت إزالة أكثر من 90 ٪ من المعادن من المحلول في غضون 30 دقيقة. تم تركيب امتزاز النحاس في متساوي حرارة امتزاز Langmuir مما يشير إلى آلية ربط أحادية الطبقة. الكادميوم والرصاص تم تركيبه بشكل أفضل في آلية امتزاز Freundlich. كان امتصاص الرصاص والكادميوم من حركية من الدرجة الثانية الزائفة، مما يؤكد تفاعلًا متعدد المواقع بينما كان النحاس من الدرجة الأولى الزائفة مما يشير إلى امتزاز موقع واحد. لم تتحسن قدرة الامتزاز عند التعديل ولكن تم تحسين استقرار المادة وتم تخفيف التلوث الثانوي للون النض. وهذا يعني أن المادة المعدلة مناسبة للتطبيق على إزالة المعادن من الماء.

Translated Description (French)

La présence de métaux lourds dans l'eau est préoccupante en raison de la toxicité du risque. Il est donc nécessaire de les éliminer pour la sécurité des consommateurs. Les méthodes appliquées pour l'élimination des métaux lourds comprennent l'adsorption, la filtration sur membrane et la coprécipitation. Cependant, des études ont révélé que l'adsorption est une technique très efficace. La plupart des adsorbants sont coûteux ou nécessitent un traitement approfondi avant utilisation et doivent donc être explorés pour trouver des sources possibles d'adsorbants peu coûteux. Ce travail de recherche a étudié l'utilisation d'une biomasse d'algues (pediastrum boryanum) comme adsorbant pour l'élimination du plomb, Cadmium et cuivre dans les eaux usées sous ses formes brutes et modifiées.Les échantillons ont été caractérisés avec FTIR et ont été confirmés une modification réussie avec la tétraméthyléthlynediamine (TMEDA) .Les paramètres de sorption ont été optimisés et le matériau a finalement été appliqué sur des échantillons d'eau réelle.Il a été constaté que la sorption était meilleure à des valeurs de pH plus basses (4,2-6,8) .La cinétique de sorption était très élevée car plus de 90 % des métaux ont été retirés de la solution en 30 minutes.L' adsorption du cuivre s'est installée dans l'isotherme d'adsorption de Langmuir indiquant un mécanisme de liaison monocouche.Cadmium et plomb mieux adapté au mécanisme d'adsorption de Freundlich. La adsorption du plomb et du cadmium était de cinétique de pseudo-seconde ordre, confirmant une interaction multisite alors que le cuivre était de pseudo-premier ordre indiquant une adsorption sur un seul site. La capacité d'adsorption ne s'est pas améliorée lors de la modification, mais la stabilité du matériau a été améliorée et la pollution secondaire de la couleur de lixiviation a été atténuée. Cela implique que le matériau modifié convient à l'application sur l'élimination des métaux de l'eau.

Translated Description (Spanish)

La presencia de metales pesados en el agua es preocupante debido al riesgo de toxicidad. Por lo tanto, es necesario eliminarlos para la seguridad de los consumidores. Los métodos aplicados para la eliminación de metales pesados incluyen la adsorción, la filtración por membrana y la coprecipitación. Sin embargo, los estudios han revelado que la adsorción es una técnica altamente efectiva. La mayoría de los adsorbentes son caros o requieren un procesamiento extenso antes de su uso y, por lo tanto, deben explorar posibles fuentes de adsorbentes baratos. Este trabajo de investigación investigó el uso de una biomasa de algas (pediastrum boryanum) como adsorbente para la eliminación de plomo. Cadmio y Cobre en aguas residuales en sus formas crudas y modificadas. Las muestras se caracterizaron con FTIR y se confirmó una modificación exitosa con tetrametiletilendiamina (TMEDA). Los parámetros de absorción se optimizaron y el material finalmente se aplicó en muestras de agua real. Se encontró que la sorción fue mejor a valores de pH más bajos (4.2-6.8). La cinética de absorción fue muy alta ya que más del 90% de los metales se eliminaron de la solución en 30 minutos. La adsorción de cobre ajustada en la isoterma de adsorción de Langmuir indica un mecanismo de unión monocapa. se ajustó mejor al mecanismo de adsorción de Freundlich. La adsorción de plomo y cadmio fue de cinética de pseudo-segundo orden, confirmando una interacción multisitio, mientras que el cobre fue de pseudo-primer orden indicando una adsorción de sitio único. La capacidad de adsorción no mejoró con la modificación, pero la estabilidad del material se mejoró y la contaminación secundaria del color de lixiviación se alivió. Esto implica que el material modificado es adecuado para la aplicación en la eliminación de metales del agua.

Files

52632.pdf

Files (5.3 MB)

⚠️ 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
md5:8c6fa140099abcf0f70c8746dd50bdcb
5.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة مقارنة للطحالب المعدلة وغير المعدلة (Pediastrum boryanum) لإزالة الرصاص والكادميوم والنحاس في المياه الملوثة
Translated title (French)
Une étude comparative des algues modifiées et non modifiées (Pediastrum boryanum) pour l'élimination du plomb, du cadmium et du cuivre dans l'eau contaminée
Translated title (Spanish)
Un estudio comparativo de algas modificadas y no modificadas (Pediastrum boryanum) para la eliminación de plomo, cadmio y cobre en agua contaminada

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2575131135
DOI
10.5772/65745

Is supplement to
https://openalex.org/W4310703707 (Other)
https://openalex.org/W4220704539 (Other)
https://openalex.org/W3007693293 (Other)
https://openalex.org/W271825253 (Other)
https://openalex.org/W2612011445 (Other)
https://openalex.org/W2597862924 (Other)
https://openalex.org/W2468679678 (Other)
https://openalex.org/W2374043798 (Other)
https://openalex.org/W2280367721 (Other)
https://openalex.org/W2070047148 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W1243064300
  • https://openalex.org/W173204944
  • https://openalex.org/W1964717573
  • https://openalex.org/W1967810693
  • https://openalex.org/W1968982962
  • https://openalex.org/W1970573706
  • https://openalex.org/W1974161234
  • https://openalex.org/W1980849706
  • https://openalex.org/W1983730820
  • https://openalex.org/W1986113254
  • https://openalex.org/W1991357373
  • https://openalex.org/W2000553441
  • https://openalex.org/W2004146263
  • https://openalex.org/W2006187488
  • https://openalex.org/W2009704196
  • https://openalex.org/W2013132106
  • https://openalex.org/W2014099935
  • https://openalex.org/W2016378115
  • https://openalex.org/W2019834536
  • https://openalex.org/W2021652987
  • https://openalex.org/W2026447952
  • https://openalex.org/W2032458431
  • https://openalex.org/W2034987692
  • https://openalex.org/W2052988335
  • https://openalex.org/W2058204697
  • https://openalex.org/W2068001636
  • https://openalex.org/W2080142217
  • https://openalex.org/W2086288014
  • https://openalex.org/W2089959232
  • https://openalex.org/W2113604537
  • https://openalex.org/W2115727943
  • https://openalex.org/W2117098753
  • https://openalex.org/W2134137621
  • https://openalex.org/W2158751436
  • https://openalex.org/W2212997086
  • https://openalex.org/W23751824
  • https://openalex.org/W612306342