Adsorption of Mn(II) and Co(II) ions from aqueous solution using Maize cob activated carbon: Kinetics and Thermodynamics Studies
- 1. University of Ilorin
- 2. Kwara State University
Description
The adsorption of Mn(II) and Co(II) ions from aqueous solution was investigated using batch adsorption experiment at room temperature.The effect of pH, contact time, metal ion concentration and temperature were evaluated.The residual concentrations of the metal ions were determined by atomic absorption spectrophotometer.The results showed that maximum removal of Mn(II) and Co(II) ions occurred at pH 9. Some physico-chemical and spectroscopic characterization of the adsorbents were done such as moisture content, ash content, bulk density, volatile matter, iodine number, point of zero charge (PZC), XRF, and FTIR.The moisture and ash content of MCAC adsorbent were found to be 9.85±0.06and 5.5±0.1% respectively.The bulk density was found to be 0.37±0.01g/m 3 , iodine number of 367.66±30 mg/g and PZC of 6.8.The SEM micrograph shows particle grains and jelly like rough surfaces, FTIR analysis results show different functional group in the MCAB adsorbent such as O-H, C=O, and C=C stretching.Kinetic study shows that the pseudo-second order kinetic model best described the adsorption of metal ions.The equilibrium data fitted Langmuir, Freundlich and Temkin adsorption isotherms, in each case, the Langmuir model appears to have better regression coefficients than the Freundlich and Temkin.Thermodynamics investigation showed that Gibb's free energy change ( ) was negative indicating that the adsorption of Mn(II) and Co(II) ions by maize cob activated carbon were feasible and spontaneous.The positive value of enthalpy change ( ) implies that the reaction was endothermic while positive value of entropy change ( ) implies an irregular increase in the randomness at the solid/solution interface of the adsorbent during the adsorption process.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تم فحص امتصاص أيونات المنغنيز(II) والكربون (II) من المحلول المائي باستخدام تجربة الامتزاز الدفعي في درجة حرارة الغرفة. تم تقييم تأثير الرقم الهيدروجيني ووقت التلامس وتركيز أيونات المعادن ودرجة الحرارة. تم تحديد التركيزات المتبقية من الأيونات المعدنية بواسطة مقياس طيف الامتصاص الذري. أظهرت النتائج أن أقصى إزالة لأيونات المنغنيز(II) والكربون (II) حدثت عند الرقم الهيدروجيني 9. تم إجراء بعض التوصيفات الفيزيائية والكيميائية والطيفية للممتزات مثل محتوى الرطوبة، ومحتوى الرماد، والكثافة الظاهرية، والمادة المتطايرة، وعدد اليود، ونقطة عدم الشحن (PZC)، وXRF، وFTIR. تم العثور على محتوى الرطوبة والرماد لممتزات MCAC ليكون 9.85±0.06و 5.5±0.1 ٪ على التوالي. تم العثور على الكثافة الظاهرية لتكون 0.37±0.01جم/م 3 ، وعدد اليود 367.66 ±30 مجم/جم و PZC من 6.8. يظهر التصوير المجهري SEM حبيبات الجسيمات والهلام مثل الأسطح الخشنة، تُظهر نتائج تحليل FTIR مجموعة وظيفية مختلفة في مادة الامتزاز MCAB مثل O - H و C=O و C=C stretching.Kinetic تظهر الدراسة أن النموذج الحركي من الدرجة الثانية الزائفة يصف بشكل أفضل امتزاز الأيونات المعدنية. كانت بيانات التوازن مزودة بتساوي حرارة الامتزاز Langmuir و Freundlich و Temkin، في كل حالة، يبدو أن نموذج Langmuir له معاملات انحدار أفضل من Freundlich و Temkin. أظهر تحقيق الديناميكا الحرارية أن تغير الطاقة الحرة لجيب ( ) كان سلبياً مما يشير إلى أن امتزاز أيونات Mn(II) و Co(II) بواسطة كوب الذرة نشط كان الكربون ممكنًا وعفويًا. تشير القيمة الإيجابية لتغير المحتوى الحراري ( ) إلى أن التفاعل كان ماصًا للحرارة بينما تشير القيمة الإيجابية لتغير الإنتروبيا ( ) إلى زيادة غير منتظمة في العشوائية في الواجهة الصلبة/المحلولية للمادة الممتزة أثناء عملية الامتزاز.Translated Description (French)
L'adsorption des ions Mn(II) et Co(II) de la solution aqueuse a été étudiée en utilisant une expérience d'adsorption par lots à température ambiante. L'effet du pH, du temps de contact, de la concentration en ions métalliques et de la température ont été évalués. Les concentrations résiduelles des ions métalliques ont été déterminées par spectrophotomètre d'absorption atomique. Les résultats ont montré que l'élimination maximale des ions Mn(II) et Co(II) s'est produite à pH 9. Certaines caractérisations physico-chimiques et spectroscopiques des adsorbants ont été effectuées telles que la teneur en humidité, la teneur en cendres, la densité apparente, la matière volatile, l'indice d'iode, le point de charge zéro (PZC), le XRF et le FTIR.La teneur en humidité et en cendres de l'adsorbant MCAC s'est avérée être de 9,85±0,06et 5,5±0,1% respectivement. La densité apparente s'est avérée être de 0,37±0,01g/m 3 , l'indice d'iode de 367,66 ±30 mg/g et le PZC de 6,8. La micrographie SEM montre des grains de particules et des surfaces rugueuses semblables à de la gelée, Les résultats de l'analyse IRTF montrent différents groupes fonctionnels dans l'adsorbant MCAB tels que l'étirement O-H, C=O et C= C. L'étude cinétique montre que le modèle cinétique de pseudo second ordre décrit le mieux l'adsorption des ions métalliques. Les données d'équilibre correspondaient aux isothermes d'adsorption de Langmuir, Freundlich et Temkin, dans chaque cas, le modèle de Langmuir semble avoir de meilleurs coefficients de régression que l'étude de Freundlich et Temkin. L'étude thermodynamique a montré que le changement d'énergie libre de Gibb ( ) était négatif, ce qui indique que l'adsorption des ions Mn(II) et Co(II) par l'épi de maïs activé carbone étaient réalisables et spontanés. La valeur positive du changement d'enthalpie ( ) implique que la réaction était endothermique tandis que la valeur positive du changement d'entropie ( ) implique une augmentation irrégulière du caractère aléatoire à l'interface solide/solution de l'adsorbant pendant le processus d'adsorption.Translated Description (Spanish)
La adsorción de iones Mn(II) y Co(II) de la solución acuosa se investigó utilizando un experimento de adsorción por lotes a temperatura ambiente. Se evaluó el efecto del pH, el tiempo de contacto, la concentración de iones metálicos y la temperatura. Las concentraciones residuales de los iones metálicos se determinaron mediante un espectrofotómetro de absorción atómica. Los resultados mostraron que la eliminación máxima de iones Mn(II) y Co(II) se produjo a pH 9. Se realizaron algunas caracterizaciones fisicoquímicas y espectroscópicas de los adsorbentes, como el contenido de humedad, el contenido de cenizas, la densidad aparente, la materia volátil, el índice de yodo, el punto de carga cero (PZC), XRF y FTIR.El contenido de humedad y cenizas del adsorbente MCAC fue de 9,85±0,06y 5,5±0,1%, respectivamente. La densidad aparente fue de 0,37±0,01g/m 3 , el índice de yodo de 367,66±30 mg/g y el PZC de 6,8. La micrografía SEM muestra granos de partículas y superficies rugosas gelatinosas. Los resultados del análisis FTIR muestran diferentes grupos funcionales en el adsorbente MCAB, como el estiramiento O-H, C=O y C= C. El estudio cinético muestra que el modelo cinético de pseudo-segundo orden describe mejor la adsorción de iones metálicos. Los datos de equilibrio se ajustaron a las isotermas de adsorción de Langmuir, Freundlich y Temkin, en cada caso, el modelo de Langmuir parece tener mejores coeficientes de regresión que el de Freundlich y Temkin. La investigación de termodinámica mostró que el cambio de energía libre de Gibb ( ) fue negativo, lo que indica que la adsorción de iones Mn(II) y Co(II) por mazorca de maíz se activó carbono fueron factibles y espontáneos. El valor positivo del cambio de entalpía ( ) implica que la reacción fue endotérmica, mientras que el valor positivo del cambio de entropía ( ) implica un aumento irregular en la aleatoriedad en la interfaz sólido/solución del adsorbente durante el proceso de adsorción.Files
120836.pdf
Files
(564.7 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4d5dfe6475292833ab4c0eb92e01de00
|
564.7 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- امتزاز أيونات المنغنيز(الثاني) والكربون (الثاني) من المحلول المائي باستخدام الكربون المنشط لذرة الذرة: دراسات الحركية والديناميكا الحرارية
- Translated title (French)
- Adsorption d'ions Mn(II) et Co(II) à partir d'une solution aqueuse à l'aide de charbon actif en épi de maïs : études cinétiques et thermodynamiques
- Translated title (Spanish)
- Adsorción de iones de Mn(II) y Co(II) a partir de una solución acuosa utilizando carbón activado de mazorca de maíz: estudios de cinética y termodinámica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2292272223
- DOI
- 10.4314/jasem.v19i4.22