Title of article :
Adsorption of Phenolic Compounds onto the Activated Carbon Synthesized from Pulp and Paper Mill Sludge: Equilibrium Isotherm, Kinetics, Thermodynamics and Mechanism Studies
Author/Authors :
Masomi, M Department of Chemical Engineering - Babol University of Technology, Babol, Iran , Ghoreyshi, A. A Department of Chemical Engineering - Babol University of Technology, Babol, Iran , Najafpour, G. D Department of Chemical Engineering - Babol University of Technology, Babol, Iran , Mohamed, A. R School of Chemical Engineering - Engineering Campus - University of Sains Malyasia, Malyasia
Abstract :
New activated carbon was produced from pulp and paper mill sludge as a low cost precursor via
chemical activation by zinc chloride. The activated carbon was successfully used for the adsorption of
phenol and two of its derivatives, i.e. 2-chlorophenol and 4-nitrophenol from aqueous solutions. The
characterization of the prepared activated carbon demonstrated high textural properties for the
synthesized activated carbon. The results revealed superior adsorption performance of the prepared
activated carbon in this study compared to the commercial one. The effect of main affecting parameters
such as pH, contact time, concentration and temperature on adsorption of phenolic compounds was
experimentally investigated in discontinuous system. The adsorption capacities followed the order of
4-nitrophenol > 2-chlorophenol >phenol which was attributed to the property of substituent groups in
their chemical structure. Amongst the isotherm models used to describe experimental equilibrium data,
the best match was obtained by Sips isotherm which revealed the heterogeneous behavior of the
adsorption sites on the adsorbent surface. Kinetic study demonstrated that the adsorption kinetics
followed pseudo-second-order kinetic model. Based on thermodynamical analysis, the negative values
obtained for Gibbs free energy, enthalpy and entropy indicated spontaneous, exothermic and random
behavior of the adsorption process.
Farsi abstract :
نوع جديدي از كربن فعال با استفاده از لجن حاصل از كارخانه هاي چوب و كاغذ به عنوان يك پيش ماده ارزان قيمت از
طريق فعال سازي با كلريد روي توليد گرديد. سپس كربن فعال توليد شده با موفقيت براي جذب فنل و دو نمونه از مشتق
هايش يعني 2- كلرو فنل و 4- نيتروفنل از محلول هاي آبي مورد استفاده قرار گرفت. آناليز كربن فعال تهيه شده بيانگر
خواص ساختاري بالائي براي آن بوده كه باعث عملكرد جذبي برتر آن نسبت به كربن فعال تجاري گرديده است. تاثير
زمان تماس، غلظت حل شونده و دما بر روي جذب تركيبات فنلي بر روي كربن فعال تهيه ،pH پارامتر هاي مهم مانند
شده به طور تجربي در سيستم ناپيوسته مورد مطالعه قرار گرفت. ترتيب ظرفيت هاي جذب به دست آمده در آزمايشات
عبارت بودند از: فنل< 2- كلرو فنل< 4-نيترو فنل كه اين ترتيب به خواص گروه هاي استخلافي در ساختار شيميائي آنها
نسبت داده شد. در ميان معادلات همدماي جذب مورد استفاده براي توصيف جذب تعادلي، بهترين برازش با استفاده از
حاصل گرديد كه بيانگر ناهمگن بودن مراكز جذب بر روي سطح جاذب بوده است. مطالعه سينتيكي نشان داد Sips معادله
كه سينتيك جذب از معادله شبه درجه دوم تبعيت مي كند. همچنين تحليل ترموديناميكي داده هاي جذب با توجه به مقادير
منفي به دست آمده براي انرژي آزاد گيبس، انتالپي و انترو پي جذب، به ترتيب بيانگر خود به خودي، گرماگير و تصادفي
بودن فرايند جذب سطحي بوده است.
Keywords :
Adsorption , Precursor , Pulp and Paper Mill Sludge , Activated Carbon , Phenolic Compounds
Journal title :
Astroparticle Physics