569 matches
-
de adsorbent și proprietățile fizice ale stratului de adsorbent. 2.3.3.6. Modelul Clark O altă simulare a curbelor de străpungere a fost realizată de Clark (1987) care se bazează pe utilizarea conceptului transferului de masă în combinație cu izoterma Freundlich: (2.82) în care n este parametrul Freundlich iar A și r sunt constante Clark: (2.83) și r = KCC0 (2.84) Liniarizarea Ecuației (2.82) conduce la: (2.85) Ecuația (2.85) este aplicată datelor experimentale utilizând regresia
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cu valori mari arată o bună concordanță a modelului Clark cu datele experimentale. Pentru o anumită înălține, parametrul A descrește cu creșterea vitezei de curgere. 2.4. Parametrii termodinamici Cele mai importante caracteristici implicate în investigarea fenomenului de adsorbție sunt izotermele de adsorbție și cinetica, caracteristicile interfeței, interacțiunile adsorbat-adsorbent și termochimia adsorbției. În particular, caracteristicile de adsorbție ale unui material pot fi exprimate sub forma parametrilor termodinamici, cum ar fi variația energiei libere ΔG, variația entalpiei libere ΔH și variația entropiei
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
echilibru, cu presupunerea că adsorbția unei molecule este reversibilă și condiția de echilibru este stabilită în sistem static. Variațiile ΔH și ΔS pentru un proces de adsorbție pot fi determinate utilizând reprezentarea van’t Hoff și sunt estimate prin determinarea izotermei la diferite temperaturi, considerând acești termeni independenți de temperatură. La trecerea de la o dezordine mai mare a moleculelor de colorant (în soluție) la o stare mai ordonată, variația de entropie va fi negativă. Semnul variației de entropie ar indica direcția
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
ulterioare. Pentru un număr foarte redus de sisteme sunt aplicabile alte modele, cum ar fi cel de pseudo-ordin unu (Abdelwahab, 2008) sau Avrami (Calvete și al., 2009). Pentru elucidarea mecanismului de reacție au fost aplicate diferite tipuri de modele de izoterme, cum ar fi Langmuir, Freundlich (Abdelwahab, 2008; Amin, 2008; Chan și al., 2008; Demirbas și al., 2008; Deng și al., 2009; Gad și El-Sayed, 2009; Hameed și Daud, 2008; Khaled și al. 2009a; 2009b; Tan și al., 2008a; Wang și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2009; Gad și El-Sayed, 2009; Khaled și al. 2009a; 2009b; Tan și al., 2008a; 2008b), Dubinin-Radushkevich (Abdelwahab, 2008; El-Nemr și al., 2009; Khaled și al. 2009a; 2009b; Tan și al., 2008a; 2008b), Sips (Calvete și al., 2009). Aceste tipuri de izoterme au fost prezentate în capitolul 2. Dintre acestea, cea mai largă aplicabilitate o are modelul Langmuir. Adsorbția Albastrului de metilen pe cărbune activ obținut din semințe de Rosa canina (Figura 3.6) indică trei moduri distincte de adsorbție (Gürses și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
ionic. În regiunea 2 adsorbția are loc prin polarizarea electronilor π la ciclurile moleculelor de colorant anterior adsorbite. Nu se observă nici o modificare a semnului încărcării suprafeței, deși valoarea potențialului zeta este scăzută (-6,0 mV). În regiunea 3 panta izotermei este redusă deoarece adsorbția trebuie să împiedice respingerile electrostatice între ioni și solidul încărcat similar. Această adsorbție este de obicei completă când suprafața este acoperită cu un monostrat de Albastru de metilen. Aplicând diferite modele de izoterme (Langmuir, Freundlich, Temkin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
regiunea 3 panta izotermei este redusă deoarece adsorbția trebuie să împiedice respingerile electrostatice între ioni și solidul încărcat similar. Această adsorbție este de obicei completă când suprafața este acoperită cu un monostrat de Albastru de metilen. Aplicând diferite modele de izoterme (Langmuir, Freundlich, Temkin) pentru adsorbția Albastrului de metilen pe cărbune activ obținut din tulpină de bumbac, se observă că aceasta se conformează modelului Langmuir (Figura 3.7) (Deng și al., 2009). Validitatea acestui model sugerează că reținerea colorantului are loc
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Guo și al., 2003) au arătat că nu întotdeauna adsorbția crește cu suprafața. Pe lângă structura fizică, capacitatea de adsorbție a unui cărbune activ este puternic influențată de natura chimică a suprafeței. Caracterul acid sau bazic al cărbunelui activ influențează natura izotermelor de adsorbție a coloranților. Capacitatea de adsorbție depinde și de accesibilitatea colorantului la suprafața interioară a adsorbentului, condiționată în mare măsură de mărimea moleculelor de colorant. În general, cărbunele activ prezintă capacități de adsorbție diferite pentru diferiți coloranți, de exemplu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cu 60 min pentru a îndepărta 75% din colorant. De asemenea, colorantul nu poate fi îndepărtat în procent mai mare de 80% într-o singură etapă, datorită atingerii capacității maxime de adsorbție a adsorbentului. 3.2.8. Echilibrul de adsorbție Izotermele de adsorbție descriu modul în care adsorbatul va interacționa cu un adsorbent și sunt importante pentru optimizarea condițiilor de utilizare a adsorbentului. Corelația cu datele de echilibru este esențială pentru interpretarea rezultatelor experimentale. În Tabelul 3.4 sunt prezentate valorile
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
capacitate de a reține colorantul Basic Blue 9 (Shawabkeh și Tutunji, 2003). S-a arătat că această argilă naturală poate fi un înlocuitor al cărbunelui activ ca adsorbent datorită disponibilității mari, prețului de cost redus și proprietăților bune de sorbție. Izotermele de adsorbție au arătat că echilibrul de adsorbție s-a atins în 10 min. De asemenea, a fost investigată posibilitatea utilizării diatomitului pentru îndepărtarea coloranților reactivi (Al-Ghouti și al., 2003). Sorbția colorantului Acid Blue 9 pe un sorbent mixt (argilă
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
temperatură. Studiul cinetic al adsorbției colorantului cationic Basic Red 2 pe bentonit arată că procesul este rapid și se conformează modelului cinetic de pseudo-ordin doi, indicând o mare afinitate pentru suprafața bentonitului (Hu și al., 2006b). Datele experimentale se conformează izotermei Langmuir, iar capacitatea de adsorție a bentonitului este de 274 mg g-1 la 30° C. Efectul temperaturii asupra capacității de adsorbție este neglijabil în domeniul 15-45°C, iar adaosul de sare are o influență slabă asupra capacității de adsorbție. Reținerea
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
mai ușor decât cele cu conținut mare de Al. Au fost studiate caracteristicile de suprafață ale silicatului schistos, saponit și ale probelor obținute prin modificarea acidă a mineralului (Shonija și Detistova, 1997). Caracteristicile structurale ale probelor au fost determinate prin izotermele de adsorbție/desorbție completă a benzenului. S-a constatat că modificarea acidă a saponitului generează materiale cu caracteristici structurale de adsorbție îmbunătățite și capacitate de adsorbție superioară pentru molecule mici nepolare. Reținerea colorantului xantenic bazic Rodamina 6G (Teng și Lin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
modificării Ca-montmorillonit cu două amine cuaternare, clorura de tetrametilamoniu (TMA) și bromura de HDTMA, s-a studiat efectul ionului schimbat asupra structurii de pori, caracteristicilor de suprafață și proprietăților de adsorbție a montmorillonitului (Wang și al., 2004). S-au studiat izotermele de adsorbție a colorantului acid Amido Naphtol Red G pentru a identifica efectele procesului de schimb ionic asupra proprietăților de adsorbție. S-a constatat că acesta ar putea induce creșterea sau scăderea ariei suprafeței specifice, mărimea porilor, volumul porilor montmorillonitului
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
al., 2005). Bentonitul modificat cu bromură de dodeciltrimetilamoniu (DTMA-bentonit) a fost preparat și testat ca adsorbent pentru colorantul acid Acid Blue 193, comparativ cu Na-bentonit (Özcan și al., 2004). Adsorbția este favorabilă la pH 1,5. Rezultatele experimentale se conformează izotermei Freundlich și modelului cinetic de pseudo-ordin doi. Capacitatea de adsorbție a DTMA-bentonit (740,5 mg g-1) este de aproximativ 11 ori mai mare comparativ cu cea a Na-bentonit (67,1 mg g-1), la 20șC. Procesul global de adsorbție este exoterm
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la temperatură ridicată și că adsorbția nu este deci spontană, fiind mai puțin favorizată la temperaturi mari. Scăderea gradului de adsorbție ar putea indica acțiunea unor forțe de atracție mai slabe la temperaturi mai mari, ipoteză confirmată și de studiul izotermelor de adsorbție. Valorile negative ale variației entalpiei indică faptul că interacțiunea moleculei de colorant cu argila este exotermă, fapt care ar putea sugera o adsorbție multistrat, susținută de lipsa de conformitate cu izoterma Langmuir. În plus, variația de entalpie mai
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
mai mari, ipoteză confirmată și de studiul izotermelor de adsorbție. Valorile negative ale variației entalpiei indică faptul că interacțiunea moleculei de colorant cu argila este exotermă, fapt care ar putea sugera o adsorbție multistrat, susținută de lipsa de conformitate cu izoterma Langmuir. În plus, variația de entalpie mai mică de 40 kJ mol-1 arată o adsorbție fizică, cu forțe slabe de atracție. 3.4.3.3. Modificare cu polimeri Alături de moleculele organice mici, pentru modificarea argilelor au fost investigați și polimeri
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
metilen), pe cel epuizat (250 mg g-1 - Safranină; 196,1 mg g-1 - Albastru de metilen) și pe cel virgin (217,4 mg g-1 - Safranină; 208,3 mg g-1 - Albastru de metilen), constatându-se că adsorbția nu este influențată de pH. Izotermele de adsorbție se conformează modelului Langmuir. Montmorillonitul intercalat cu Cr(III) a fost utilizat ca adsorbent pentru îndepărtarea colorantului sintetic Supranol Yellow 4GL (Bouberka și al., 2006). Materialul a fost preparat prin recția montmorillonit-Na cu o soluție de azotat de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
bazic (raport molar OH-/Cr3+ 2). Analiza XRD a arătat că parametrul reticular (d001) al montmorillonitului crește de la 12,35 la 23,06 Å. Echilibrul de adsorbție este atins după 30 minute, iar procesul urmează o cinetică de pseudo-ordin doi. Izoterma Langmuir descrie adsorbția în domeniul de concentrație 20-160 mg L-1. Cantitatea de colorant adsorbită scade de la 98,04 la 3,74 mg g-1 cu variația pH-ului de la 2,8 la 12,1, pentru concentrația inițială a colorantului 100
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
sferică și cu mărimea mai mică de 100 μm. Cărbunele activ comercial a fost utilizat pentru comparație, fiind cunoscut pentru utilizarea lui frecventă ca adsorbent pentru coloranți. Proprietățile biomasei și ale adsorbentului cărbune (i.e., proprietățile porilor) au fost obținute din izotermele de adsorbție-desorbție ale azotului la 77 K. Caracteristicile fizice și chimice ale biomasei și ale cărbunelui au fost sumarizate în Tabelul 4.1. a-Aria suprafeței cumulate de desorbție a porilor Barrett-Joyner-Halenda (BJH) cu diametrul între 1,7 și 300
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
informații cu privire la împiedicarea sterică care intevine în adsorbția colorantului pe biomasă. Pentru colorantul Vat Red 10, distanța a fost ~ 15,74 Å, iar pentru Vat Orange 11 ~ 20,86 Å. Se constată concordanța cu capacitățile maxime de adsorbție, obținute din izoterma Langmuir, de 73,1 mg g-1 (Vat Red 10) și 58,7 mg g-1 (Vat Orange 11). Yu și al. (2009a) au observat că viteza de adsorbție a unor coloranți bazici cu biomasa levurică modificată cu acid polimetacrilic urmează ordinea
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la o concentrație a colorantului de echilibru relativ scăzută, de ~ 40 mg L-1. Dimpotrivă, Remazol Orange a fost adsorbit ~ 190 mg colorant /g de biomasă și evident nu se atinge saturarea în domeniul de concentrație investigat. Panta inițială a izotermei (care este o măsură a afinității sorbent-solut) pentru Cibacron Red este graduală și se rețin maxim de 150 mg g-1, deși este clar că saturarea nu a avut loc. Bustard și al. (1998) au observat că deși reținerea colorantului Remazol
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a altor bioadsorbenți cu preț scăzut. Este surprinzătoare atenția redusă acordată utilizării biomasei bacteriene în calitate de biosorbent. Hu (1992, 1996) a constatat că adsorbția unor coloranți reactivi cu celule inactivate bacteriene de Aeromonas sp., P. luteola și E. coli urmează modelul izotermei Freundlich și sugerează că biosorbția se produce pe o suprafață eterogenă. Modelul izotermei Langmuir a fost preferat pentru estimarea capacității de adsorbție monomoleculară (qm) corespunzătoare unui monostrat complet de acoperire a suprafeței biomasei. Tabelul 4.16 centralizează câteva dintre cele
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
bacteriene în calitate de biosorbent. Hu (1992, 1996) a constatat că adsorbția unor coloranți reactivi cu celule inactivate bacteriene de Aeromonas sp., P. luteola și E. coli urmează modelul izotermei Freundlich și sugerează că biosorbția se produce pe o suprafață eterogenă. Modelul izotermei Langmuir a fost preferat pentru estimarea capacității de adsorbție monomoleculară (qm) corespunzătoare unui monostrat complet de acoperire a suprafeței biomasei. Tabelul 4.16 centralizează câteva dintre cele mai importante rezultate ale biosorbției coloranților utilizând biomasă bacteriană. Se observă că biomasa
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și Reactive Red 4, conform capacității maxime de adsorbție de 419 mg g-1 și respectiv 485,1 mg g-1. În cazul adsorbției coloranțior Acid Blue 225 și Acid Blue 062 cu P. macerans datele de biosorbție au fost analizate utilizând izotermele Langmuir, Freundlich și Temkin. Figurile 4.89(a,b) confirmă că izoterma Langmuir a concordat cel mai bine, față de celelalte două modele de izoterme testate (Çolak și al., 2009). Modificarea chimică cu PEI a biomasei native de C. glutamicum dublează
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
g-1 și respectiv 485,1 mg g-1. În cazul adsorbției coloranțior Acid Blue 225 și Acid Blue 062 cu P. macerans datele de biosorbție au fost analizate utilizând izotermele Langmuir, Freundlich și Temkin. Figurile 4.89(a,b) confirmă că izoterma Langmuir a concordat cel mai bine, față de celelalte două modele de izoterme testate (Çolak și al., 2009). Modificarea chimică cu PEI a biomasei native de C. glutamicum dublează practic capacitatea de biosorbție a colorantului Reactive Red (de la 25,0 la
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]