Title of article :
Adsorption, Kinetic and Thermodynamic Study for Removal of Nickel Ions by Activated Carbon from Palm Kernel
Author/Authors :
Erhayem, M. Chemistry Department - Faculty of Science - Sebha University - Sebha, Libya , Gaith, R. Department of Chemistry - Faculty of Science - Sirte University - Sirte, Libya , Otman, O. E. Chemistry Department - Faculty of Science - Sebha University - Sebha, Libya , Frage, M. U. Chemistry Department - Faculty of Science - Sebha University - Sebha, Libya
Abstract :
Palm kernel (PK) was activated by chemical activation (HNO3 at 230oC) to remove Ni(II) ions from aqueous solutions. Physicochemical properties of PK were reported. FT-IR analysis revealed changes in wave numbers and absorbance indicating Ni(II) adsorption onto activated carbon-PK surface. Energy dispersive X-ray fluorescence technique was used to determine the content of metals in activated carbon-PK and showed the metals found in activated carbon-PK were in recommended human usages. The maximum removal of Ni(II) ions was to be 49.7% at pH 4.6 and the equilibrium reached at 80 min. The removal efficiency of Ni(II) ions increased as the dosage of activated-PK increases and the optimum amount of activated carbon-PK dose was found to be 70 mg. The optimum pH was 4.6. The isotherm, kinetics and thermodynamics were studied. The Ni(II)- activated carbon-PK adsorption was found to follow the Freundlich isotherm based on correlation coefficient (R2) values and to be physical adsorption from the mean free energy found by Dubinin-Radushkevich, which confirmed by isothermal microcalorimetry data and the heat of sorption process using Temkin Isotherm model to be 1.58 kJ/mol. The adsorption kinetic data were described well by a second order, with the kinetic constant rates in the range of 1.82-83.5 g/g.min and was not controlled by intra-particle diffusion model. The thermodynamic studies showed that the Ni(II)-ACPK adsorption process is exothermic due to the negative values of ΔH (-30.9 J/mol) and is physical nature process due to the negative values of ΔS (-14.9 J/mol). The magnitude of Ea is 15.04 kJ/mol, which is proven the physical adsorption in nature.
Farsi abstract :
هسته نخل ( PK ) با فعال سازي شيميايي ( 3HNO در 230 درجه سانتيگراد) فعال شد تا يون هاي Ni (II) از محلول هاي آبي حذف شود. خواص فيزيكوشيميايي PK گزارش شده است. تجزيه و تحليل FT-IR تغيير در تعداد موج و ميزان جذب را نشان مي دهد Ni(II) جذب بر روي سطح كربن- PK فعال است. براي تعيين محتواي فلزات در كربن فعال- PK از روش فلورسانس اشعه ايكس پراكندگي انرژي استفاده شد و نشان داد كه فلزات موجود در كربن فعال- PK در كاربردهاي توصيه شده انساني است. حداكثر حذف يون هاي Ni(II) قرار بود 7 / 49 درصد در pH 4.6 باشد و تعادل در 80 دقيقه برسد. بازده حذف يونهاي Ni(II) با افزايش دوز PK-activated افزايش يافته و مقدار بهينه دوز كربن - PK فعال 70 ميلي گرم يافت. pH مطلوب 4.6 بود. ايزوترم ، سينتيك و ترموديناميك مورد مطالعه قرار گرفت. جذب Ni(II) – كربن- PK فعال براي پيروي از ايزوترم فروندليچ بر اساس مقادير ضريب همبستگي و جذب فيزيكي از ميانگين انرژي آزاد يافت شده توسط Dubinin-Radushkevich ، كه توسط داده هاي ميكرو كالري متري ايزوترمال تأييد شده است ، پيدا شد.
گرماي فرآيند جذب با استفاده از مدل Temkin Isotherm 1.58 كيلوژول بر مول است. داده هاي جنبشي جذب به ترتيب دوم با سرعت ثابت جنبشي در محدوده 1.82 - 83.5 گرم در گرم در دقيقه به خوبي توصيف شدند و توسط مدل انتشار درون ذره اي كنترل نشدند. مطالعات ترموديناميكي نشان داد كه فرآيند جذب Ni(II) -ACPK Δ به دليل مقادير منفي H (9/30-J/mol) Δ گرمازا است و به دليل مقادير منفي S (9/14-J / mol) فرآيند طبيعي است. بزرگي Ea 15.04 kJ/mol است، كه جذب فيزيكي در طبيعت ثابت شده است.
Keywords :
Adsorption isotherms , Adsorption kinetic , Nickel , Palm kernel , Thermodynamic
Journal title :
Iranian Journal of Energy and Environment