Effect of Chemical Modification of the Coal Fly Ash onto Adsorption of Lead(II) Ions in the Presence of Cadmium(II) Ions in a Single-and Bi-component System

Abstract

Wpływ modyfikacji chemicznej lotnego popiołu węglowego na adsorpcję jonów ołowiu(II) w obecności jonów kadmu(II) w układzie jedno-i dwuskładnikowym Celem badań było określenie wpływu modyfikacji chemicznej odpadowego lotnego popiołu węglowego (FA) za pomocą roztworów HNO3, CH3COONH4 (AcNH4), NaOH oraz dietyloditiokarbaminianu sodu (NaDDTC) na adsorpcję jonów ołowiu(II) w obecności jonów kadmu(II) w układzie jedno-i dwuskładnikowym. Analizowano modele izoterm adsorpcji w układzie jednoskładnikowym, m.in.: Freundlicha, Langmuira, Redlicha-Petersona, Jovanoviča, Fumkina-Fowlera-Guggenheima, Fowlera-Guggenheima-Jovanoviča-Freundlicha oraz Halseya, a także w układzie dwuskładnikowym za pomocą rozszerzonego modelu Langmuira, Langmuira-Freundlicha oraz Jaina-Snoeyinka. W testach laboratoryjnych badano równowagę oraz kinetykę adsorpcji. Adsorpcję jonów Pb(II) i Cd(II) w układzie jednoskładnikowym za pomocą FA, FA-NaOH i FA-AcNH4 dobrze opisuje model Langmuira oraz Redlicha--Petersona. Najwyższą wartość maksymalnej pojemności adsorpcyjnej uzyskano w przypadku FA-NaOH, która wynosiła 220 mg·g -1 s.m. oraz 55 mg·g -1 s.m. odpowiednio dla jonów Pb(II) i Cd(II). Badania wykazały, że FA-NaOH posiadają większą selektywność względem jonów Pb(II) niż względem jonów Cd(II), co jest związane z wielkością promienia uwodnionego jonu metalu i wartością pierwszej stałej równowagi reakcji hydrolizy. Otrzymane dane kinetyczne adsorpcji zostały dobrze wyrażone za pomocą modelu pseudo-drugiego rzędu (R 2 = 0,998), natomiast wykazały bardzo słabe dopasowanie do modelu pseudo-pierwszego rzędu (R 2 < 0,8). Przeanalizowano model Elovicha oraz model sorpcji wewnątrzziarnowej, który wykazał, że proces sorpcji jonów Pb(II) i Cd(II) jest kontrolowany przez dyfuzyjną warstwę graniczną oraz dyfuzję wewnątrz porów.Słowa kluczowe: lotny popiół węglowy, metale ciężkie, adsorpcja, izotermy, kinetyka WstępAdsorpcja jest prawdopodobnie jednym z najbardziej atrakcyjnych i efektywnych procesów rozdziału, a tym samym jest powszechnie używana w przemyśle ze względu na prostotę i skuteczność zastosowania [1][2][3][4][5]. Pomimo że komercyjny węgiel aktywny posiada dużą powierzchnię właściwą, porowatą postać i wysoką zdolność adsorpcyjną względem metali ciężkich ze ścieków przemysłowych, nie jest obecnie zalecany jako adsorbent ze względu na wysokie koszty eksploatacji. Na tej podstawie istnieje rosnące zapotrzebowanie na znalezienie taniego i wydaj-

Linear and Non-Linear Regression Analysis for the Adsorption Kinetics of SO2 in a Fixed Carbon Bed Reactor—A Case Study

“…The calculations made for model 3 show that the values of the k id coefficient range from 2.81 AKP-5/A, SO 2 + Ar) to 7.77 g•kg −1 •min −0.5 (UnCarb_LAsh, SO 2 + O 2 + H 2 O (g) + Ar), while parameter C varies from 1.76 (AKP-5/A, SO 2 + Ar) to 12.1 g•kg −1 (UnCarb_LAsh, SO 2 + O 2 + H 2 O (g) + Ar) (Table 2). In view of the information from [40], high C values and the low k id would indicate a role that the diffusion-controlled boundary layer could play. The reverse configuration of the discussed parameters would prove that the speed-limiting stage of the process was diffusion inside the pores of the solid phase surface.…”

Linear and Non-linear Regression Analysis for the Adsorption Kinetics of SO₂ in a Fixed Carbon Bed Reactor – A Case Study

“…The calculations made for model 3 show that the values of the kid coefficient range from 2.81 AKP-5/A, SO2+Ar) to 7.77 g•kg -1 •min -0.5 (UnCarb_LAsh, SO2+O2+H2O(g)+Ar), while parameter C varies from 1.76 (AKP-5/A, SO2+Ar) to 12.1 g•kg -1 (UnCarb_LAsh, SO2+O2+H2O(g)+Ar). In view of the information from [40], high C values and the low kid would indicate a role that the diffusion-controlled boundary layer could play. The reverse configuration of the discussed parameters would prove that the speed-limiting stage of the process was diffusion inside the pores of the solid phase surface.…”