الدراسـة الحركــية و الثرموديناميــكية لإمتــزاز أيــونات (Ni+2,Co+2,Fe+3,Cr+3 ) من محاليلها المائية على سطــح فوســفات التيتانـــيوم

رسالة ماجستير

اسم الباحث : وفــــــاء ناصـر محمــــــد سعـيـــــد

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2009

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

إن مياه الفضلات الصناعية وغيرها من المياه الملوثة بحاجة إلى معالجة تجعلها ممكنة التصريف في الأنهار أو إعادة إستعمالها، وإذ يأخذ الإمتزاز أهمية بين طرق إزالة الملوثات المختلفة في المياه، فإن الدراسة الحالية تهدف إلى دراسة قابلية سطح فوسفات التيتانيوم في إمتزاز بعض أيونات المعادن الثقيلة السامة وهي: (Ni+2,Co+2,Fe+3,Cr+3)، وأوضحت النتائج أن آيزوثيرمات الإمتزاز مشابهة لآيزوثيرمات فريندلش ولانكماير ومن نوع (L,S) وفق تصنيف .Giles

وتمت دراسة تأثير الدالة الحامضية في عملية الإمتزاز وكانت النتائج كما يأتي:

إمتزاز أيون ((Cr+3 على سطح فوسفات التيتانيوم يتبع الترتيب الآتي:

pH = 5 > 4 > 6 > 3 > 2 > 1

أما إمتزاز أيون (Fe+3) على سطح فوسفات التيتانيوم وجد أنه يتبع الترتيب الآتي:

pH = 4 > 5 > 3 > 2 > 6 > 1  وبالنسبة لإمتزاز أيوني (Ni+2,Co+2) على سطح فوسفات التيتانيوم فإنه يتبع الترتيب الآتي:

pH = 5 > 7 > 9 > 3

وتم دراسة تأثير تغير درجة الحرارة ضمن المدى التجريبي (323 –293) كلفن في عملية إمتزاز الكاتيونات على سطح فوسفات التيتانيوم وأوضحت النتائج أن إمتزاز أيوني          (Fe+3,Cr+3) على سطح فوسفات التيتانيوم يقل بزيادة درجة الحرارة أي أن التفاعل باعث للحرارة (Exothermic) أما إمتزاز أيوني (Ni+2,Co+2) على سطح فوسفات التيتانيوم فهو يزداد بزيادة درجة الحرارة أي أن التفاعل ماص للحرارة (Endothermic). وبينت نتائج الدراسة أن كمية إمتزاز الكاتيونات الأربعة على سطح فوسفات التيتانيوم وبدرجة حرارة (303) كلفن تتبع التسلسل الآتي:

Fe+3 > Cr+3 > Ni+2 > Co+2

 

كما تم دراسة تأثير تغير وزن المادة المازة وتركيز الأيون الممتز في عملية الإمتزاز وكان أفضل وزن للمادة المازة هو:(0.1) غرام وأفضل تركيز للأيون الممتز هو:(50) .ppm

وقد تمت دراسة حركيات الامتزاز وفق معادلة Lagregran   ذات الرتبة الاولى الكاذبة والرتبة الثانية الكاذبة لمعرفة رتبة التفاعل وقد أوضحت النتائج أن إمتزاز جميع الكاتيونات على سطح فوسفات التيتانيوم يتبع معادلة Lagregran   من الدرجة الثانية الكاذبة.

كما تم دراسة تأثير ثنائي الطبقة داخل السائل ((The Liquid Film Diffusion Effect وتأثير معدل سرعة التنافذIntraparticle Diffusion Rate Effect) ) للأيونات الممتزة في حركية الامتزاز وبينت النتائج أن سرعة الإمتزاز تزداد بزيادة تركيز الأيون الممتز.

Thermodynamic and Kinetic Study Of Adsorption (Cr+3, Fe+3, Co+2, Ni+2) Ions From Aqueous Solutions On Titanium Phosphate

The industrial wastewater and another pollutants water were required to the treatment to reused another time. The adsorption has been an importance role between removel methods of different pollutants from water, the aim of this study is to study the ability of titanium phosphate surface for adsorption some poisonous heavy metal ions such as         (Cr+3, Fe+3, Co+2, Ni+2) from aqueous solutions. The results showed that the adsorption isotherms were similar to Freundlich and Langmuir isotherms (S, L) according to Giles classification.

The effect of the acid function on adsorption process was studied showing that the cations have different effects, as follows:

On titanium phosphate surface (Cr+3)  ion is follows:

pH = 5 > 4 > 6 > 3 > 2 > 1

On titanium phosphate surface (Fe+3) ion is follows:                                   pH = 4 > 5 > 3 > 2 > 6 > 1

On titanium phosphate surface (Co+2& Ni+2) ions are follows:                     pH = 5 > 7 > 9 > 3

The adsorption phenomena on titanium phosphate surface was studied at different temperatures in the experimental range (293 – 323)˚K, the results showed that the adsorption of (Cr+3&Fe+3) ions on titanium phosphate surface decreases with increasing temperature, i.e., exothermic process, while the adsorption of (Co+2& Ni+2)  ions on titanium phosphate surface increases with increasing temperature, i.e., endothermic process.

 

The study results showed that the adsorption amount of four cations on

titanium phosphate surface in temperature (303)˚K are follows:

Fe+3 > Cr+3 > Ni+2 > Co+2

The effect of adsorbent weight and adsorbate ion concentration on adsorption process was studied and the best adsorbent weight was: (0.1)gm and the best adsorbate ion concentration was: (50)ppm.

The kinetics of adsorption were studied according to Lagregrans equation of pseudo first order and pseudo second order to calculate reaction order, the results showed that the adsorption of all cations on titanium phosphate surface follow Lagregran ُs equation of  pseudo second order.

The liquid film diffusion effect and intraparticle diffusion rate effect of adsorbate ions play asignificant role in controlling the kinetics of the adsorption process, and the results showed that the adsorption rate increase with increasing adsorbate ion concentration.