بررسي تحليلي سينتيك و ترموديناميك جذب فسفات از محلول‌هاي آبي با خاكستر استخوان

Analytical Survey of the Kinetics and Thermodynamics of Phosphate Adsorption From Aqueous Solutions using Bone Charcoal

اهداف: فسفر يكي از آلاينده‌هاي فاضلاب‌هاي صنايع نظامي نقش كليدي در اتريفيكاسيون منابع آب دارد. هدف مطالعه تحليل سينتيك و ترموديناميك جذب فسفر با استفاده از خاكستر استخوان مي‌باشد. روش‌ها: خاكستر استخوان در دماي ºC 400 و زمان 2 ساعت تهيه و با الك‌هاي استاندارد ASTM در محدوده 100- 35 مش دانه‌بندي شد. مشخصات ساختاري جاذب با تكنيك تفرق پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني روبشي و غلظت فسفر در نمونه‌ها با روش نور سنجي تعيين شد. نتايج با مدل‌هاي سينتيكي درجه اول، درجه دوم كاذب، مدل Elovich، مدل‌هاي لانگمير، فروندليچ و دابينين- رادوشكوويچ تحليل شد. يافته‌ها: تركيب غالب خاكستر استخوان هيدروكسي آپاتيت كلسيم است. جذب فسفر در غلظت‌هاي اوليه 10 و 20 ميلي گرم در ليتر از سنتيك درجه اول و در غلظت‌هاي 50 و 100 ميلي گرم در ليتر از سنتيك درجه دوم تبعيت مي‌كند. انرژي واكنش جذب معادل J/mol°K 6/24 تعيين شدكه نشان دهنده جذب فيزيكي است. ظرفيت جذب بر اساس مدل لانگموير معادل 13/2 ميلي گرم بر گرم تعيين شد. نتيجه‌گيري: با توجه به ظرفيت جذب خاكستر استخوان در حذف فسفر، مي‌توان از اين جاذب جهت حذف فسفر و آلاينده‌هاي مشابه از آب و فاضلاب استفاده نمود.

Aims: Phosphorous (P) is one of the military wastewater pollutants which has a key role in water resource eutrophication. The aim of this study was to analyze the kinetics and thermodynamics of the P adsorption by using bone charcoal (BC). Methods: BC was prepared in 400 °C and 2 h and pulverized via ASTM standard sieves in the range of 35-100 mesh. The structure of BC was analyzed using X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). The concentration of P was analyzed by spectrophotometer methods. Analysis of data was performed with pseudo first -order and pseudo second -order kinetic models, Langmuir, Freundlich, Elovich and Dubinin-Radushkovich (D-R) models. Results: The main component of BC is calcium hydroxyl apatite. The adsorption of P for the preliminary concentrations of 10 and 20 mg/l complies with the pseudo first- order kinetic model but for 50 and 100 mg/l complies with the pseudo second-order kinetic model. The energy of the adsorption reaction is 6.24 J/molºK which implies physical sorption. Based on the Langmuir model the adsorption capacity is 13.2 mg/g. Conclusion: Based on the BC adsorption capacity for P removal, it can be said that this absorbent could be utilized for the elimination of phosphorous and similar pollutants from water and wastewater.