كارايي هيدروكسيد دوگانه لايه اي منيزيم-آلومينيم در حذف فسفر از محلول آبي

Efficiency of Mg-Al layered double hydroxide for phosphorous removal from aqueous solution

زمينه و هدف: فسفر بعنوان يكي از آلاينده­ هاي پساب­ هاي كشاورزي، صنعتي و شهري، نقش مهمي در غني شدن يا به­ پروردگي (Eutrophication) آب‌هاي سطحي دارد. استفاده از جاذب­ هاي كاتيوني، روش شناخته شده و مؤثري براي حذف آنيون­ هايي مانند فسفات از محيط­ هاي آبي است. در اين ميان، هيدروكسيدهاي دوگانه لايه­ اي ((LDHs)Layered double hydroxides ) بعنوان جاذب­ هاي تبادل آنيوني با كارايي بالا شناخته شده­ اند. در اين مطالعه، كارايي هيدروكسيد دوگانه لايه­ اي منيزيم-آلومينيم در حذف فسفر از محلول آبي مورد بررسي قرار گرفت. روش بررسي: هيدروكسيد دوگانه لايه ­اي منيزيم-آلومينيم (Mg-Al-LDH-Cl) با استفاده از روش هم ­رسوبي توليد و براي حذف فسفر از محلول آبي بكار برده شد. آزمايش ­هاي سينتيكي و تعادلي جذب فسفر به‌وسيله Mg-Al-LDH-Cl در حالت بسته، با بررسي اثر عوامل مختلف مانند زمان تماس، غلظت اوليه فسفر، pH، قدرت يوني و دوز جاذب بر كارايي حذف فسفر بوسيله LDH، انجام شد. يافته­ ها: نتايج آزمايش سينتيكي نشان داد كه جذب فسفر به‌وسيله LDH پس از min 30 به تعادل رسيد. مدل شبه­ درجه دوم، بهترين برازش را بر داده ­هاي سينتيكي جذب فسفر داشت و اين نشان مي‌دهد كه جذب شيميايي، كنترل­ كننده سرعت جذب فسفر بوسيله LDH بود. همچنين، مدل لانگموير بهترين برازش را بر داده ­هاي آزمايش جذب داشت و بيشترين ظرفيت جذب با استفاده از اين مدل mg P/g 37/83 بدست آمد. نتيجه­ گيري: مطالعه حاضر نشان داد كه درصد جذب فسفر با افزايش زمان تماس و غلظت LDH افزايش، ولي با افزايش غلظت اوليه فسفر، pH و قدرت يوني كاهش مي­ يابد. شرايط بهينه براي جذب سطحي آنيون فسفات بوسيله Mg-Al-LDH بصورت غلظت mg P/g 20، زمان h 2، pH برابر با 3، دوز جاذب g/L 10 و قدرت يوني mol/L 0/03، تعيين شدند.

Background and Objective: Phosphorus (P), as one of the agricultural, industrial and urban wastewater pollutants, plays an important role in eutrophication of surface waters. Use of cationic sorbents for removal of anions including phosphate from aqueous environments is a well-known and effective method. Meanwhile, layered double hydroxides (LDHs) are known as effective anion exchange sorbents. In this study, the efficiency of Mg-Al layered double hydroxide (Mg-Al-LDH) for P removal from aqueous solutions was investigated. Methods and Materials: The Mg-Al layered double hydroxide (Mg-Al-LDH) was synthesized by co-precipitation method and used for removing of P from aqueous solutions. The kinetics and equilibrium studies of phosphate adsorption by Mg-Al-LDH were performed using a batch experiment at different contact times, initial phosphate concentrations, pH values, ionic strengths and doses of sorbent. Results: The results of the kinetics experiments showed that sorption of P with LDH reached equilibrium after 30 min. The highest correlation coefficient was obtained for the pseudo-second order model, indicated that chemical sorption controlled the rate of phosphate sorption by LDH. The results showed that the sorption experiments data were in good agreement with Langmuir model and the maximum adsorption capacity predicted by this model was 37.83 mg P/g LDH. Conclusion: The current study revealed that P adsorption by LDH was increased by increasing contact time and concentration of LDH, but decreased by increasing initial concentration of P, pH and ionic strength. The optimum conditions for phosphate anion adsorption by Mg-Al-LDH were determined as P initial concentration of 20 mg/L, contact time of 120 min, pH of 3.0, sorbent dose of 10 g/L and ionic strength of 0.03 mol/L.