Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hấp phụ crom (III) lên phế phẩm ngũ cốc từ ngành sản xuất bia: cân bằng, động học và các nghiên cứu cột
Tóm tắt
Việc sử dụng các chất thải công nghiệp để xử lý nước thải như một chiến lược nhằm tái sử dụng và nâng cao giá trị của chúng có thể mang lại những tiến bộ quan trọng hướng tới sự bền vững. Công trình hiện tại cung cấp cái nhìn mới về quá trình hấp phụ kim loại nặng lên các chất hấp phụ giá rẻ, nghiên cứu hấp phụ crom (III) lên phế phẩm ngũ cốc từ ngành sản xuất bia Bồ Đào Nha, cả trong hệ thống lô và cột giãn nở. Các nghiên cứu thực nghiệm liên quan đến phế phẩm ngũ cốc không qua xử lý và phế phẩm ngũ cốc đã được điều trị với NaOH. Việc hấp phụ kim loại diễn ra theo một bước đầu nhanh chóng, được mô tả tốt bởi mô hình động học giả hành thứ hai đến 2–7 giờ, cho thấy quá trình hóa hấp phụ là bước giới hạn tốc độ. Quá thời gian này, khuếch tán trong hạt đã đóng vai trò quan trọng trong động học hấp phụ tổng thể. Mô hình Langmuir cho thấy là mô hình tốt nhất cho dữ liệu cân bằng, với phế phẩm ngũ cốc không qua xử lý có khả năng hấp phụ tối đa cao hơn (q
max = 16.7 mg g−1). Trong các nghiên cứu hệ thống mở, sử dụng cột giãn nở, hiệu suất tốt nhất cũng đạt được với phế phẩm ngũ cốc không qua xử lý: Thời gian đột phá (C/C
i = 0.25) và thời gian bão hòa toàn (C/C
i = 0.99) xảy ra sau 58 và 199 giờ hoạt động, tương ứng với sự tích lũy 390 mg crom (III), chiếm 43.3 % tổng lượng kim loại đưa vào cột. Những kết quả này gợi ý rằng việc xử lý kiềm không cải thiện hiệu suất hấp phụ của phế phẩm ngũ cốc. Những thay đổi trong thành phần sinh khối được xác định bởi phổ hồng ngoại biến đổi Fourier cho thấy các nhóm hydroxyl và protein có vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ crom (III). Nghiên cứu này chỉ ra rằng phế phẩm ngũ cốc không qua xử lý có thể được sử dụng thành công như một chất hấp phụ giá rẻ cho crom ba trị.
Từ khóa
#hấp phụ #crom (III) #phế phẩm ngũ cốc #xử lý nước thải #động học #mô hình LangmuirTài liệu tham khảo
Acheampong MA, Pereira JPC, Meulepas RJW, Lens PNL (2011) Biosorption of Cu(II) onto agricultural materials from tropical regions. J Chem Technol Biotechnol 86:1184–1194
Akar T, Celik S, Ari AG, Akar ST (2013) Nickel removal characteristics of an immobilized macro fungus: equilibrium, kinetic and mechanism analysis of the biosorption. J Chem Technol Biotechnol 88:680–689
Aksu Z (2001) Equilibrium and kinetic modeling of cadmium(II) biosorption by C. vulgaris in a batch system: effect of temperature. Sep Purif Technol 21:285–294
Aliyu S, Bala M (2011) Brewer’s spent grain: a review of its potentials and applications. Afr J Biotechnol 10(3):324–331
Barka N, Abdennouri M, Boussaoud A, Makhfouk ME (2010) Biosorption characteristics of Cadmium(II) onto Scolymus hispanicus L. as low-cost natural biosorbent. Desalination 258:66–71
Benguella B, Benaissa H (2002) Cadmium removal from aqueous solutions by chitin: kinetic and equilibrium studies. Water Res 36:2463–2474
Bernardo GR, Rene RM, Ma. Catalina AD (2009) Chromium(III) uptake by agrowastes biosorbents: chemical characterization, sorption–desorption studies, and mechanism. J Hazard Mater 170:845–854
Branyik T, Vicente A, Oliveira R, Teixeira J (2004) Physicochemical surface properties of brewing yeast influencing their immobilization onto spent grains in a continuous reactor. Biotechnol Bioeng 88:84–93
Carvalheiro F, Esteves MP, Parajo JC, Pereira H, Girio FM (2004) Production of oligosaccharides by autohydrolysis of brewery’s spent grain. Bioresour Technol 91:93–100
Chojnacka K (2005) Biosorption of Cr(III) ions by eggshells. J Hazard Mater 121:167–173
Davis TA, Volesky B, Mucci A (2003) A review of the biochemistry of heavy metal biosorption by brown algae. Water Res 37:4311–4330
Donmez G, Kocberber N (2005) Isolation of hexavalent chromium resistant bacteria from industrial saline effluents and their ability of bioaccumulation. Enzyme Microb Technol 36:700–705
Farinella NV, Matos GD, Arruda MAZ (2007) Grape bagasse as a potential biosorbent of metals in effluent treatments. Bioresour Technol 98:1940–1946
Fatima T, Nadeem R, Masood A, Saeed R, Ashraf M (2013) Sorption of lead by chemically modified rice. Int J Environ Sci Technol 10(6):1255–1264
Ferraz AI, Tavares MT, Teixeira JA (2005) Sorption of Cr(III) from aqueous solutions by spent brewery grain. In: Proceedings of the 9th international chemical engineering conference—CHEMPOR 2005. Coimbra, Portugal
Fonseca B, Maio H, Quintelas C, Teixeira A, Tavares T (2009) Retention of Cr(VI) and Pb(II) on a loamy sand soil: kinetics, equilibria and breakthrough. Chem Eng J 152:212–219
Gardea-Torresdey JL, de la Rosa G, Peralta-Videa JR, Montes M, Cruz-Jimenez G, Cano-Aguilera I (2005) Differential uptake and transport of trivalent and hexavalent chromium by tumbleweed (Salsola kali). Arch Environ Contam Toxicol 48(2):225–232
Gulnaz O, Saygideger S, Kusvuran E (2005) Study of Cu(II) biosorption by dried activated sludge: effect of physico-chemical environment and kinetics study. J Hazard Mater 120:193–200
Ho YS, Mckay G (2004) Sorption of copper(II) from aqueous solution by peat. Water Air Soil Pollut 158:77–97
Ho YS, Ng JCY, Mckay G (2000) Kinetics of pollutant sorption by biosorbents: review. Sep Purif Methods 29:189–232
Li Q, Chai L, Yang Z, Wang Q (2009a) Kinetics and thermodynamics of Pb(II) adsorption onto modified spent grain from aqueous solutions. Appl Surf Sci 255:4298–4303
Li J, Lin D, Zhang X, Yan Y (2009b) Kinetic Parameters and Mechanisms of the Batch Biosorption of Cr(VI) and Cr(III) onto Leersia hexandra Swartz Biomass. J Colloid Interface Sci 333:71–77
Loukidou MX, Zouboulis AI, Karapantsios TD, Matis KA (2004a) Equilibrium and kinetic modeling of chromium(VI) biosorption by Aeromonas caviae. Colloids Surf A 242:93–104
Loukidou MX, Karapantsios TD, Zouboulis AI, Matis KA (2004b) Diffusion kinetic study of chromium(VI) biosorption by Aeromonas caviae. Ind Eng Chem Res 43:1748–1755
Low KS, Lee CK, Liew SC (2000) Sorption of cadmium and lead from aqueous solutions by spent grain. Process Biochem 36:59–64
Low KS, Lee CK, Low CH (2001) Sorption of chromium (VI) by spent grain under batch conditions. J Appl Polym Sci 82:2128–2134
Lu S, Gibb SW (2008) Copper removal from wastewater using spent-grain as biosorbent. Bioresour Technol 99:1509–1517
Macheiner D, Adamitsch BF, Karner F, Hampel WA (2003) Pretreatment and hydrolysis of brewer’s spent grains. Eng Life Sci 3:401–405
Mack C, Wilhelmi B, Duncan JR, Burgess JE (2007) Biosorption of precious metals. Biotechnol Adv 25:264–271
Malik UR, Hasany SM, Subhani MS (2005) Sorptive potential of sunflower stem for Cr(III) ions from aqueous solutions and its kinetic and thermodynamic profile. Talanta 66:166–173
Marín ABP, Aguilar MI, Meseguer VF, Ortuño JF, Sáez J, Lloréns M (2009) Biosorption of chromium(III) by orange (Citrus cinensis) waste: batch and continuous studies. Chem Eng J 155:199–206
Marín ABP, Aguilar MI, Ortuño JF, Meseguer VF, Sáez J, Lloréns M (2010) Biosorption of Zn(II) by orange waste in batch and packed-bed systems. J Chem Technol Biotechnol 85:1310–1318
Miretzky P, Cirelli AF (2010) Cr(VI) and Cr(III) removal from aqueous solution by raw and modified lignocellulosic materials: a review. J Hazard Mater 180:1–19
Nasernejad B, Zadeh TE, Pour BB, Bygi ME, Zamani A (2005) Comparison for biosorption modeling of heavy metals (Cr(III), Cu(II), Zn(II)) adsorption from wastewater by carrot residues. Process Biochem 40:1319–1322
Ozer A, Ozer D, Ekiz HI (2004) The equilibrium and kinetic modeling of the biosorption of copper(II) ions on Cladophora crispata. Adsorption 10:317–326
Quintelas C, Fonseca B, Silva B, Figueiredo H, Tavares T (2009) Treatment of chromium(VI) solutions in a pilot-scale bioreactor through a biofilm of Arthrobacter viscosus supported on GAC. Bioresour Technol 100:220–226
Rafatullaha M, Sulaimana O, Hashima R, Ahmad A (2009) Adsorption of copper(II), chromium(III), nickel(II) and lead(II) ions from aqueous solutions by meranti sawdust. J Hazard Mater 170:969–977
Reddad Z, Gerente C, Andres Y, Thibault JF, Le Cloirec P (2003) Cadmium and lead adsorption by a natural polysaccharide in MF membrane reactor: experimental analysis and modeling. Water Res 37(16):3983–3991
Sawalha MF, Peralta-Videa JR, Saupe GB, Dokken KM, Gardea-Torresdey JL (2007) Using FTIR to corroborate the identity of functional groups involved in the binding of Cd and Cr to saltbush (Atriplex canescens) biomass. Chemosphere 66(8):1424–1430
Tarley CRT, Arruda MAZ (2004) Biosorption of heavy metals using rice milling by-products. Characterisation and application for removal of metals from aqueous effluents. Chemosphere 54:987–995
Veglio F, Beolchini F, Barba D (2000) Experimental study and simulation on the biosorption of copper(II) in membrane reactors: a preliminary study. Ind Eng Chem Res 39(7):2480–2484
Volesky B (ed) (2003) Equilibrium biosorption performance. Sorption and biosorption. BV Sorbex, Inc., Montreal, pp 103–116
Wang J, Chen C (2006) Biosorption of heavy metals by Saccharomyces cerevisiae: a review. Biotechnol Adv 24:427–451
Weber WJ, Morris JC (1962) Advances in water pollution research: removal of biologically resistant pollutants from waste waters by adsorption. In: Proceedings of international conference on water pollution symposium, vol 2. Pergamon Press, Oxford, pp 231–266