Adsorption of Pb Ions from Oily Wastewater by Anthraquinone Modified Carbon Nanotube

Abstract

Досліджено адсорбційні властивості модифікованої антрахіноном карбонової нанотрубки (АКТ) в оливних стічних водах, що містять йони Pb. Модифіковані адсорбенти були охарактеризовані за допомогою Фур'є спектроскопії та скануючої електронної мікроскопії. Дослідження адсорбції та регенерації проводилися в пакетному режимі, використовуючи ортогональний масив Taguchi (L16) для оптимізації експериментальних пробігів. Контрольованими чинниками були: рН розчину (А); дозування адсорбенту (В); тип адсорбенту (С); час контакту (D); температура (F). Вплив кожного чинника на ефективність видалення металів з водного розчину вивчався на чотирьох рівнях. За допомогою атомно-абсорбційного спектрометра визначені концентрації йонів металів. Встановлено, що повне адсорбційне видалення йонів свинцю має місце за C0=10 мг·л-1, T=338 K, pH=6, m=0,020 мг і t=60 хв. Визначено, що для моделювання ізотерм адсорбції репрезентативною є модель Ленгмюра. Кінетика адсорбції свинцю АКТ моделювалася за допомогою рівнянь псевдо-першого порядку, псевдо-другого порядку та внутрішньодифузійної кінетики. Встановлено, що кінетичне рівняння псевдо-другого порядку та модель внутрішньої дифузії є адекватними для опису кінетики адсорбції.The aim of this research was to investigate the adsorption properties of anthraquinone modified carbon nanotube (ACNT) in oily wastewaters containing Pb ions. The modified adsorbents were characterized using Fourier transform infra-red spectroscopy and SEM analysis. The adsorption and regeneration studies were conducted in batch mode using a Taguchi (L16) orthogonal array to optimize experimental runs. The controllable factors used in this study consisted of: pH of the solution (A); adsorbent dosage (B); adsorbent type (C); contact time (D); temperature (F). The effects of each factor were studied at four levels on the removal efficiency of metals from aqueous solution. Concentrations of metal ions were assessed by atomic absorption spectrometer. The total optimum adsorptive removal of lead ions was obtained with C0=10 mg·l-1, T=338 K, pH=6, m=0.020 mg and t=60 min. The Langmuir model was representative to simulate adsorption isotherms. The adsorption kinetics of Pb adsorption by ACNT was modeled using the pseudofirst order, the pseudo-second order, and intraparticle diffusion kinetics equations. The results indicate that the pseudo-second order kinetic equation and intraparticle diffusion model were adequate to describe the adsorption kinetics.