Penghilangan Ion Cu (II) Dan Zn (II) Dalam Mono Element Dan Bi Elemen Dalam Larutan Dengan Metode Adsorpsi Menggunakan Tanah Liat Bikougou (Gabon)

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi potensi tanah liat Bikougou untuk menghilangkan tembaga (II) dan seng (II) ion (Cu2+ dan Zn 2+) dalam larutan mono-elemen dan biner. Percobaan dilakukan dengan menggunakan teknik bacth melalui variasi pH, massa tanah liat, kekuatan ion, konsentrasi logam , suhu dan waktu kontak. Jumlah ion tembaga (II) atau seng (II) teradsorpsi meningkat bila pH meningkat hingga pH = 5 dan seterusnya, adanya pengendapan logam hidroksida; jumlah ion logam teradsorpsi menurun ketika massa tanah liat atau kekuatan ionik meningkat. Energi adsorpsi rata-rata ion tembaga (II) dan seng (II) merupakan sebagai indikasi dari reaksi endotermik. Pemodelan dari hasil eksperimen terhadap tentang adsorpsi ion Cu (II) lebih baik dicapai dengan penerapan isoterm adsorpsi Freundlich dan isoterm adsorpsi Langmuir dengan koefisien korelasi masing-masing sebesar 0,98 dan 0,93. Percobaan isotherm baik Langmuir maupun Freundlich keduanya dapat menggambarkan isotherm dari hasil percobaan. Sedangkan Adsorpsi ion Zn (II) menghasilkan koefisien korelasi masing-masing 0,99 dan 0,96. Kinetika reaksi dapat menunjukkan fenomena yang lebih jelas dalam adsorpsi dimana orde kinetikanya adalah orde dua semu dengan koefisien korelasi mendekati 0,99. Dalam sistem biner tembaga (II) - seng (II), adsorpsi tembaga (II) lebih disukai dibandingkan dengan seng (II). Semua hasil ini telah menunjukkan efisiensi sebagai adsorben dari tanah liat dari Bikougou untuk menghilangkan tembaga (II) dan seng (II) dalam unsur mono atau larutan bi - elemen . Dalam solusi mono - elemen, laju adsorpsi bervariasi 98,59-94,41 % untuk ion Cu (II) dan 86,76-53,80 % untuk ion Zn (II).

Pendahuluan

Beberapa ion logam berat seperti tembaga (II) dan seng (II) ion (Cu2+ dan Zn2+)yang dilepaskan ke lingkungan dari limbah industri dan kegiatan antropogenik dapat menyebabkan pencemaran tanah dan air. Tembaga merupakan elemen yang penting dan diperlukan untuk kesehatan namun dalam batasan terstentu. penyerapan yang tinggi dapat berbahaya bagi kesehatan manusia dan dapat menyebabkan sejumlah gejala seperti retardasi pertumbuhan, penyakit kulit, gangguan pencernaan dll. Hal ini lambat laun disuati sisi dapat menyebabkan disfungsi hati dan kerusakan pankreas ,dan munculnya penyakit Wilson (Moore 1991). Zinc diumumkan sebagai koenzim untuk lebih dari 200 enzim yang terlibat dalam sistem kekebalan, pertumbuhan sel-sel baru, regulasi asam basa dll. Data yang berhubungan dengan toksisitas Zn sangat jarang (Barone et al , 1998;. Gyorffy dan Chan , 1992). Gejala keracunan Zn dapat menyababkan gangguan lambung , serangan jantung dll (Salgueiro et al., 2000). Akumulasi ion Zn (II) menyebabkan gangguan dalam produksi sel dan pertumbuhan tanaman, sedangkan Cu ( II ) ion menyebabkan keterlambatan dalam pertumbuhan tanaman ( Moore , 1991). Jika Zn ( II ) dan Cu ( II ) masuk dan terhirup memiliki konsekuensi yang negatif terhadap kesehatan manusia , seperti yang dilaporkan sebelumnya. Maka dari itu mengapa Organisasi Kesehatan Dunia telah merekomendasikan bahwa konsentrasi ion ini dalam air minum tidak boleh lebih 0,5 mg/L. Rekomendasi yang sama berlaku juga untuk limbah industri yang mengandung logam berat sebelum mereka dibuang ke lingkungan.

Banyak metode kimia-fisika seperti : penukaran ion , presipitasi , fitoekstrasi , ultrafiltrasi , reverse osmosis, electroplating dan adsorpsi menggunakan karbon aktif atau zeolit yang telah dikembangkan. Metode tersebut membatasi mereka dikarenakan memiliki biaya yang mahal. Penelitian yang dilakukan saat ini difokuskan pada pengembangan adsorben murah yang bersumber dari limbah industri dan pertanian dibandingkan dengan karbon aktif dan zeolit yang mahal. Dalam adsorpsi, tanah

liat dianggap sebagai bahan yang murah, tanah liat kadang-kadang dapat menunjukkan kapasitas adsorpsi yang dinon-abaikan, memiliki kemampuan sebanding atau bahkan melebihi dari karbon aktif dalam kondisi yang sama suhu dan pH. Bahkan sifat pori, sifat fisika kimia dari tanah liat : stabilitas mekanik dan kimia yang besar, luas permukaan yang spesifik, status asam basa Brønsted dan Lewis , muatan negatif pada permukaan, kapasitas penukar ion yang besar dan variabilitas struktural mereka yang terkait dengan kapasitas adsorpsi yang tinggi ( Ijagbemi et al., 2009).

Beberapa penelitian pada adsorpsi logam berat dari limbah cair dengan jenis tanah liat yang berbeda (permukaan tanah) yang berbeda telah dilaporkan dalam literature yaitu: misalnya Kaolinit (Babel dan Kurniawan, 2003), Bentonit (Babel dan Kurniawan, 2003; Naseem dan Tahir, 2001), Montmorillonit, Smektit, Palygoskit (Babel dan Kurniawan, 2003; Gupta dan Bhattacharya, 2005, 2008). Hasil penting menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi tergantung pada sifat adsorben dan karakteristik dari solusi. Mereka sering lebih baik dijelaskan oleh penerapan isoterm Langmuir (Langmuir, 1918) dan / atau Freundlich (Gupta dan Bhattacharyya, 2005; Freundlich, 1906) dan kinetik mereka adalah salah satu dari orde pertama semu (Eba et al, 2010) , atau yang dari urutan kedua semu (Tien dan Huang, 1991; Ho dan McKay, 1999a, b;. Ho et al, 2001).

Aliran air limbah kadang-kadang mengandung lebih dari satu jenis logam berat (Doula, 2009; Mohan Singh dan 2002), tetapi, beberapa penelitian tertarik pada jenis larutannya. Akibatnya, dalam literature ini, banyak referensi adsorpsi logam dalam sistem mono-elemen dibandingkan dengan sistem dengan beberapa logam berat. Kesulitan utama adalah kecocokan model adsorpsi yang menggambarkan persis dengan data eksperimen adsorpsi yang terkait dengan larutan yang banyak mengadung logam. Dengan demikian, Huh et al. (2000) dan Kwong et al. (1998) mengusulkan model yang memungkinkan untuk mengevaluasi kapasitas adsorpsi kation dalam larutan multi-elemen adalah dengan penerapan pengembangan Model Langmuir.

Dalam larutan multi-elemen, ketika didapatkan kuantitas terserap dari ion (i) qe (mix) i dalam larutan lebih besar dari atau kurang dari jumlah yang teradsorpsi ion yang sama (i) dalam larutan mono-elemen qe (mono) i, dua ion akan bersaing untuk menempatkan pada tempat yang tersedia pada saat adsorpsi pada permukaan adsorben. Perbandingan laporan dari masing-masing ion dalam multi-elemen dan mono-elemen solusi memungkinkan dikurangi spesies masing-masing manfaat adsorpsi preferensial dan / atau menurun.

Penelitian ini dilakukan untuk menila kapasitas adsorpsi tanah liat dari Bikougou (Gabon 1° 37' Timur dan 1° 58' Utara) untuk menyerap ion Cu (II) dan Zn (II) dalam lararutan mono dan bi-elemen menggunakan parameter pH, massa adsorben, kekuatan ion, konsentrasi awal Cu (II) ion dan Zn (II) ion, tanah liat-ion waktu interaksi, suhu proses dan proporsi awal dari ion dalam larutan biner.

Alat dan MetodeSifat Tanah Liat

Tanah liat alami dari Bikougou digunakan sebagai adsorben sebelumnya telah dikarakterisasi. Dengan menggabungkan hasil X-ray powder difraktogram (Gambar 1 dan 2) dan analisis kimia batu secara keseluruhan (Tabel 1), komposisinya telah dihitung menurut perhitungan multi-linear terbatas (Eba et al., 2011). Hal ini menunjukkan bahwa tanah liat mentah Bikougou terdiri dari 29,5% , kaolinit, 20% dari albite, 16% dari montmorillonite dan 8% illite. Karakteristik lainnya disajikan pada Tabel 2 (Eba et al, 2010).

larutan Ionis

Larutan dari ion Cu (II) ion dan ion Zn (II) yang dibuat dengan melarutkan massa yang tepat tembaga klorida (CuCl2; molar massa 170,48 g, kemurnian 99% kualitas analisis Prolabo) dan seng klorida (ZnCl: massa molar 136.2 g, kemurnian 98,5% kualitas analisis Prolabo) dalam air deionisasi. PH diatur dengan menambahkan tetesan dari larutan HCl atau NaOH. Pengaruh variasi dari 2 kekuatan ionik solusi dari Cu 2 + dan Zn dicapai dengan pelarutan kalium klorida (KCl 74,55 g / mol kelas analitis) dalam air deionisasi.

Prosedur Adsorpsi

Pada penelitian ini adsorpsi yang digunakan menggunakan sistem batch. Dimana dimasukkan (0,15 g kecuali selama studi tentang pengaruh massa tanah liat) ke larutan (50 ml) yang mengandung ion logam berat (Cu 2 + dan / atau Zn 2 +) dalam reactor dan dipertahankan pada suhu konstan (kecuali untuk studi tentang pengaruh suhu) dan diaduk secara konstan selama waktu yang tetap. Setelah ini, campuran disaring dan konsetrasi residu (Cu 2 + dan / atau Zn 2 +) ditukur dengan ICP-AES.

Perhitungan

Kapasitas adsorpsi : qe (mg/g) dari ion logan yang diserap memberikan persamaan:

ad

Laju adsorpsinya adalah

Dimana, C0 dan Ce masing-masing konsentrasi awal dan konsentrasi kesetimbangan pada ion logam.

Teori BasisModel Adsorpsi

Model adsorpsi yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3 dimana masing dari qm dan b adalah konstanta. Kapasitas adsorpsi maksimun dan kesetimbangan adsorpsi konstan. Nilai b merupakan nilai pasti yang berfungsi untuk nilai tingkat ikatan antara adsorbat dan adsorben. Nilai b yang tinggi menunjukakn hubungan yang baik antara ikatan adosorbat dan adsorben. Mungkin hasilnya dapat dilakukan dengan proses yang berjalan secara kimia. Dan sebaliknya jika nilai b lemah maka ikatan antara adsorbat dan adsorben lemah dan prosesnya secara fisik (Eba et al., 2011b).

KF dan n masing-masing adalah konstanta Freundlich terkait dengan kapasitas adsorpsi maksimum dan intensitas adsorpsi. Parameter isoterm adsorpsi dapat ditentukan dari slope dan intersep dari plot linear yang terkait dengan masing-masing model. Adapun persamaan Faktor Langmuir berdimensi (RL) adalah:

Parameter n Freundlich berfungsi untuk menilai sifat adsorpsi. Untuk 0 <RL <1 adsorpsi menguntungkan, jika RL >1maka adsorpsi tersebut tidak menguntungkan, RL = 1 menunjukkan adsorpsi linear dan RL = 0 sesuai dengan proses ireversibel (Juang et al, 1997;. Kadirvelu dan Namasivayam, 2003). Nilai n lebih tinggi dari kesatuan (n> 1) menunjukkan proses adsorpsi yang menguntungkan, sedangkan n nilai lebih lemah dari kesatuan (n <1) maka adsorpsi tersebut tidak menguntungkan (Fifi et al., 2010). Energi (E) Adsorpsi diberikan oleh persamaan di bawah ini dihitung untuk memberikan bagaimana zat terlarut tersebut diselesaikan secara fisik (1 kJ / mol ≤ E ≤ 8 kJ / mol) atau kimia (E> 8kJ/mol) di tempat adsorpsi berlangsung (Eba et al., 2012).

Dalam sistem yang mengandung lebih dari satu elemen, telah diusulkan persamaan isoterm Langmuir diperpanjang untuk menghitung kapasitas adsorpsi yang ada logam berat dalam qe campuran (campuran) oleh persamaan:

Di mana, Ce, i adalah konsentrasi larutan untuk keseimbangan dari i zat terlarut dalam campuran, b, dan qm, i adalah parameter ditentukan dari model Langmuir dalam kasus larutan mono-elemen. Penggunaaan persamaan sebelumnya diuji dengan standar deviasi (DS), yang didefinisikan dengan persamaan berikut:

D .S=100√∑ [ (qe, ical−qe ,iexp ) /qe ,iexp ]2n−1

8

Studi kinetika

model kinetika yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada table 4. Dimana masing-masing k1(min-1), k2 (g/mg.min), kw (mg/g.min-0,5) dank x (mg/g.min-1) adalah laju konstan yang dihubungkan pada model kinetika orde satu semu dan kinetika orde dua semu difusi intra-tertentu dan model difusi film cairan. penerapan model kinetik dapat dibuktikan dengan didapatkannya dari parameter dengan koefisien korelasi yang tinggi dan hubungan yang baik antara kapasitas adsorpsi eksperimental dan kapasitas secara hitungan.

Studi termodinamika

Konstanta kesetimbangan distribusi (Kd) logam berat diantara fasa padat dan cair memberikan persamaan:

Konstanta distribusi (Kd) dapat di hitung dari energy bebas Gibbs (ΔG) yaitu:

Dan entalpi dan entropi proses adsorpsi dapat diganti dengan persamaan Van’t Hoff

Hasil dan Pembahasan

Variasi dari kapasitas adsorpsi dari tanah liat Bikougou untuk Cu2+ dan Zn 2 + dalam mono-elemen dan sistem biner, yang diukur sebagai fungsi pH, massa adsorben, kekuatan ion, waktu kesetimbangan adsorpsi, konsentrasi awal terlarut dan suhu.

Studi sistem mono-elemen

Efek dari pH

Dampak pH terhadap adsorspsi cu2+ dan Zn 2+ di permukaan tanah liat dari Vikougou yang telah diteliti diantara pH=1 dan pH=7 yang telah disajikan pada Gambar 3. Kuantitas ion logam teradsorpsi meningkat hamper linear dari pH = 1 sampai pH = 3 untuk ion Cu (II) dan eksponensial untuk pH lebih tinggi dari 3. Sebuah hidroksida Endapan muncul untuk pH lebih tinggi dari 6 . mirip hasilnya dilaporkan dalam literatur dengan adsorpsi tembaga dalam larutan dengan bentonit ( Youcef dan Ashour , 2006) . Perilaku yang sama diamati untuk Zn ( II ) : peningkatan linier rendah adsorpsi dari pH = 1 untuk pH = 4 dan peningkatan yang kuat di luar pH = 4 ; penampilan dari seng ( II ) hidroksida sampai pH lebih besar dari 6 . mirip hasil yang telah diperoleh oleh Kaya dan Oren (2005) dalam kasus adsorpsi seng oleh bentonit. Untuk menjelaskan hasil ini dua sisi variasi pH harus dipertimbangkan. Di sisi pH berkisar

antara 1 sampai 3 untuk tembaga ( II ) dan 1 sampai 4 untuk seng ( II ) , relatif rendah jumlah ion logam teradsorpsi adalah karena menjijikkan persaingan antara ion logam dalam larutan dan yang ion hidro juga dalam larutan yang sama tetapi lebih mudah berpindah dan dalam jumlah yang sangat besar untuk berinteraksi lebih mudah di situs adsorpsi ( Gupta dan Battacharyya , 2008) . Untuk pH lebih tinggi dari 3 ( untuk tembaga ( II ) atau 4 ( untuk seng ( II ) ) , jumlah ion hidronium diabaikan bahwa memungkinkan situs adsorpsi akan tersedia untuk tembaga ( II ) dan seng ( II ) ion . Bila pH lebih tinggi dari 6 pengendapan seng dan tembaga hidroksida terjadi tampaknya sebagai peningkatan adsorpsi ( Yu et al , 2001; Bayramoglu et al, 2003 ) . . Karena presipitasi pada pH > 6 , percobaan adsorpsi yang dicapai pH ≤ 5 dalam penelitian ini.

Pengaruh dosis tanah liat pada adsorpsi ion Cu (II) dan Zn (II)

Kuantitas ion logam teradsorpsi per satuan massa tanah liat sebagai fungsi dari massa tanah liat berkurang dengan peningkatan massa tanah liat 0,05-0,5 g (Gambar 4). Hasil yang serupa diamati dengan adsorpsi tembaga (II) pada montmorillonite yang (Lin dan Juang, 2002) dan adsorpsi seng (II) pada bentonit (Youcef, 2006). Hal ini dapat dikaitkan dengan dua alasan: (I) penurunan kapasitas adsorpsi diamati dalam dua kasus dijelaskan oleh fakta bahwa konsentrasi ion logam dalam larutan yang disimpan bertentangan konstan massa tanah liat yang tumbuh, membebaskan adsorpsi lebih tersedia situs dan untuk itu jumlah ion logam teradsorpsi per satuan massa tanah liat menurun (II) sejumlah besar partikel adsorben menciptakan agregat dan, akibatnya, penurunan total luas permukaan reaktif. Yang memberikan kontribusi terhadap penurunan jumlah terserap per satuan massa (Shukla et al., 2002).

Pengaruh kekuatan ion pada adsorpsi ion Cu (II) dan Zn (II)

Hasil yang berkaitan dengan studi tentang pengaruh kekuatan ion pada perubahan kapasitas adsorpsi ion tembaga (II) atau seng (II) pada tanah liat dari Bikougou disajikan masing-masing pada Gambar 5. Hasil ini menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi dari kedua ion logam menurun ketika kekuatan ionik meningkat dari 1 sampai 3. Hasil yang sama diamati pada adsorpsi Cu 2 + dengan vermiculit (El-Bayaaet al., 2009) dan adsorpsi seng (II) dan Cu sedimen (Calvet dan Msaky, 1990). Hasil ini dapat dijelaskan oleh persaingan tolak menolak antara ion kalium dan ion tembaga atau seng untuk melekat pada adsorpsi tanah liat (Chen dan Lin, 2001).

Studi kinetika pada sistem mono-elemen

Hasil pada perubahan jumlah ion tembaga (II) dan seng (II) teradsorpsi per satuan massa sebagai fungsi waktu ditunjukkan dalam Gambar 6a dan 6b, masing-masing. Kapasitas adsorpsi meningkat pesat sebagai fungsi waktu untuk mencapai nilai maksimum keseimbangan adsorpsi setelah 1 jam interaksi. Hasil ini menunjukkan bahwa kinetika memperbaiki ion tembaga atau seng pada permukaan tanah liat yang cepat.

Hasil yang serupa diamati dengan adsorpsi tembaga (II) pada tanah liat dari Nigeria (Njoku et al., 2011) dan sebagainya dengan adsorpsi seng (II) pada Mellah bentonit dan Chegrouch, 1998). Hasil kinetika dimodelkan oleh penggunaan model dan model kinetika orde satu semu.

Plot urutan kinetika orde dua semu untuk adsorpsi ion Cu (II) dan Zn (II) pada permukaan tanah liat diwakili pada Gambar 7a dan 7b. Konstanta kinetika terkait dengan penerapan model kinetika dengan data eksperimen yang dilaporkan dalam Tabel 5a dan 5b untuk ion Cu (II) dan Zn (II).

Tes kecocokan pemodelan untuk hasil eksperimen yang lebih baik bagi masing-masing dua ion melalui penggunaan model kinetik orde semu dari urutan model kinetika orde pertama semu. Tingkat rangka orde dua semu konstan untuk Cu (II) - interaksi tanah liat berkisar antara 6.82x 10 -3,5,08 x 10-3 g / mg.min dan kapasitas adsorpsi dihitung tetap antara 24,39-74,63 mg/g diperoleh dengan koefisien korelasi yang tinggi yaitu0,99 ketika konsentrasi awal larutan Cu (II) tingkatan 71-232,56 mg / L. Dengan menerapkan urutan model kinetika orde satu semu, konstanta laju adsorpsi berkisar antara 4,03 x 10 -2

samapi4.52 x10-2-min 1 dan kapasitas adsorpsi dihitung tetap antara 10,49 dan 17,3 mg / g telah diperoleh dengan koefisien korelasi berkisar antara 0,708-0,824. Perbandingan antara kapasitas eksperimen adsorpsi ( qe exp ) dan kapasitas adsorpsi yang dimodelkan ( qeth ) menunjukkan bahwa qe ( th ) dari Model orde kedua semu sesuai dengan qe eksperimental dengan deviasi bervariasi 0,96-1,44 % . Perbedaan kecil ini dapat dikaitkan dengan ketidakpastian eksperimental. Penerapan model kinetika orde pertama semu memberi nilai qe yang menghasilkan hasil eksperimen dengan deviasi bervariasi dari -12,84 ke - 55.89 %. Dalam kasus ion seng ( II ), parameter kinetika telah diperoleh dengan koefisien korelasi yang sebanding antara model kinetika orde kedua( R2 = 0.99 ) dan urutan pertama semu (R2 = 0.99). Pada sebaliknya, kapasitas adsorpsi pada hasil kesetimbangan untuk urutan model kinetika pertama semu berbeda secara signifikan dari nilai-nilai eksperimental qe sedangkan dari urutan kedua semu model kinetika dapat dibandingkan dengan data eksperimen. Hasil serupa dilaporkan dengan adsorpsi ion Zn (II) dengan montmorillonit (Lin dan Juang, 2002).

Studi mekanisme reaksi dalam mono-elemen

Mekanisme proses adsorpsi yang tercantum dalam Tabel 4 yang diterapkan untuk mempelajari mekanisme adsorpsi ion Cu (II) dan Zn (II) ke permukaan tanah liat. Plot yang terkait dengan model difusi pada film (Angka 8a dan 8b) dan ini untuk model difusi intra-butiran (Gambar 9a dan 9b adalah linear dan parameter utama mereka telah diperoleh dengan koefisien korelasi yang tinggi (R2 ≥ 0,91 untuk Cu (II) ion dan R2 ≥ 0.98 untuk Zn (II) ion).

Untuk ion seng (II), nilai-nilai intercept rendah dengan menerapkan model difusi intra-granular dan nilai intercept tinggi diperoleh dengan menggunakan model difusi film menunjukkan bahwa adsorpsi dalam kasus Zn (II) bukanlah fenomena permukaan. Difusi intra-butiran memainkan peran tertentu dalam mekanisme adsorpsi disamping faktor-faktor lain.

Untuk tembaga (II) nilai-nilai tinggi dari intercept dari model difusi intra-granular dan nilai-nilai yang rendah harus terkait dari intercept untuk model difusi film cairan karena fakta bahwa adsorpsi tidak dikontrol oleh fenomena permukaan atau dengan fenomena intra-butiran tetapi oleh faktor-faktor lain dari kinetika orde dua semua.

Studi termodinamika dalam sistem mono-elemen

Parameter termodinamika pada adsorpsi ion Cu(II) dan Zn (II) mungkin dapat di kaitkan dengan konstanta distribusi (Kd) dengan persamaan 13. Kurva lnKd =f(1/T) diperoleh linear dengan koefisien korelasi =1 untuk ion tembaga (II)(gambar 10) dan 0,999 untuk ion seng (II) (tidak bisa ditampilkan). Disini disimpulkan bahwa slope dan intersep pada kurva tersebut masing-masing adalah parameter ΔSo

dan ΔHo.

Nilai-nilai positif dari entalpi untuk ion Cu (II) pada rata-rata 26,694 kJ/mol dan untuk Zn (II) rata-rata dari 25,842 kJ/mol menunjukkan bahwa adsorpsi ion ini adalah endotermik. Lin dan Juan (2002) memperoleh nilai entalpi positif untuk adsorpsi pada montmorillonit untuk ion Zn (II) dari 7.39 kJ/mol dan Cu (II) 7.05 kJ / mol. Selain itu, Amer et al. (2010) memperoleh nilai entalpi adsorpsi pada kaolinit untuk Zn (II) 24.49 kJ / mol, nilai ini sebanding dengan yang diperoleh dalam penelitian ini. Nilai-nilai positif dari entropi untuk ion Cu (II) 103,84 J / mol.K dan Zn (II) 86,506 J / mol.K menunjukkan bahwa distribusi ion pada permukaan tanah liat dilakukan lebih kacau daripada di dalam air.

Lin dan Juan (2002) juga telah memperoleh nilai-nilai entropi positif untuk adsorpsi pada montmorillonite untuk Zn (II) 6,39 J / mol.K dan Cu (II) 9,09 J / mol.K. Amer et al. (2010) mendapati nilai positif dari entropi 122.82 J / mol.K untuk adsorpsi ion Zn (II) pada kaolinit, nilai ini s dekat dengan nilai yang diperoleh dalam penelitian ini. Nilai negatif entalpi bebas menjelaskan karakter spontan adsorpsi dari masing-masing ion ini pada permukaan tanah liat.

Studi Isoterm Adsorpsi

Sistem mono-elemen (pada 25oC)

Variasi percobaan kapasitas adsorpsi pada saat kesetimbangan ion Cu (II) dan Zn (II) sebagai fungsi dari konsentrasi awal diwakili dalam Gambar 11. Dalam setiap kasus, kapasitas adsorpsi meningkat dengan konsentrasi awal sebelum mencapai keseimbangan saturasi.

Adsorpsi Cu (II) adalah tipe I dan Zn (II) tipe V menurut klasifikasi IUPAC (Limousin et al., 2007). Hasil yang serupa diamati untuk adsorpsi Cu (II) dan Zn (II) pada tanah asam (Ariaset al., 2006). Hasilnya telah dimodelkan oleh penerapan model isoterm Langmuir dan Freundlich. Parameter model isoterm adsorpsi telah ditentukan dari slope dan intercept dari masing-masing plot linear tercantum dalam Tabel 3.

Adsorpsi maksimum Langmuir konstan (qm) 99,909 mg / g untuk ion Cu (II) dan 11,351 mg / g untuk Zn (II) (Gambar 12b) dan energetical Langmuir konstan (b) 0,262 L / g untuk ion Cu (II ) dan 0.258 L / g untuk ion Zn (II) telah diperoleh dengan koefisien korelasi 0,931 dan 0,964, masing-masing. Faktor pemisahan nilai RL 0,010 dengan ion Cu (II) dan 0.064 untuk ion Zn (II) menunjukkan sifat yang menguntungkan dari adsorpsi ion ini ke permukaan tanah liat. Nilai b ini mungkin terkait dengan proses dikontrol secara fisika.

Adsorpsi maksimum Freundlich yang konstan (KF) dari urutan 23,104 dan 5,223 L / g dan faktor intensitas Freundlich (n) dari 2,392 dan 4,950 dengan koefisien korelasi (R2) dari 0,988 dan 0,994, masing-masing, untuk tembaga ion (II) dan seng (II) (Gambar 12a). Intensitas faktor Freundlich (n) lebih tinggi dari kesatuan menunjukkan bahwa adsorpsi ion tembaga (II) atau seng (II) imenguntungkan pada permukaan tanah liat dari Bikougou seperti dilansir Arias et al. (2006) dan Tellan dan Owalude (2007).

Adsorpsi eksperimental untuk ion Cu (II) (Tabel 7a) merupakan hasil yang terbaik menggambarkan dengan model Freundlich dan Langmuir dan ion Zn (II) (Tabel 7b) dua model semua yang berlaku. Isoterm adsorpsi yang merupakan objek parameter dalam penelitian ini yang dibandingkan oleh penulisnya. Tanah liat dari Bikougou sangat efisien untuk adsorpsi ion Cu (II) telah dijelaskan oleh model isoterm Langmuir.

Studi sistem biner isoterm

Perubahan kapasitas adsorpsi Cu ion (II) dan Zn (II) dalam larutan biner telah dipelajari dengan memvariasikan persentase ion awal Cu (II) ([Cu] x 100 / [Cu] + [Zn]) . Gambar 13 menunjukkan perhitungan dan kapasitas adsorpsi eksperimental ion tembaga (II) dan seng (II) dalam campuran biner. Nilai dari kapasitas adsorpsi dihitung dari yang dekat dengan nilai-nilai eksperimental dari dua ion. Standar deviasi maksimum adalah 5,46% untuk tembaga (II) dan 5,30% untuk seng ion (II).

Lin dan Juan (2002) mendapatkan standar deviasi yang berada di bawah 9% untuk tembaga dan seng oleh penyerapan di montmorillonit. Penerapan Model isoterm Langmuir diperpanjang membuat suatu yang baik dalam penelitian ini dari hasil eksperimen. Hal ini ditunjukkan dalam Tabel 8 bahwa nilai-nilai eksperimental kapasitas adsorpsi ion Cu (II) dalam larutan dua unsur Cu (II)-Zn (II) lebih besar yang diperoleh untuk elemen yang sama dalam larutan mono elemen Cu (II). Pada sebaliknya, kapasitas adsorpsi eksperimental di dua zat terlarut Cu (II)-Zn (II) sistem yang kurang dari larutan yang mengandung hanya ion Zn (II). Hal ini menunjukkan manifestasi dari persaingan antara dua ion dalam larutan biner. Dimana, Cu (II) ion selektif tetap di situs adsorpsi tersedia dalam perbandingan ion Zn (II) seperti yang dibuktikan oleh konstanta distribusi kesetimbangan masing-masing logam berat dari larutan bi-elemen dan mono-elemen.

Konstan ini lebih besar dari kesatuan untuk ion Cu (II) dan kurang dari kesatuan ion Zn ( II ) teradsorpsi pada permukaan tanah liat. Ketika ion bersaing untuk memasuki daerah adsorpsi pada permukaan adsorben, selektivitas dapat dievaluasi berdasarkan beberapa asumsi : ( i ) dari deviasi standar, ( ii ) laporan antara fraksi awal pencampuran zat terlarut dan fraksi untuk permukaan padat .

dan

Jenis - gap positif dari logam dalam sistem berganda menunjukkan bahwa penyerapan logam ini disukai di hadapan logam lainnya . Jika standar deviasi dari logam sama dengan nol, logam tidak berpengaruh pada satu sama lain. Ketika jenis gap negatif diperoleh, logam yang bersangkutan tidak istimewa teradsorpsi (Eba et a ., 2012).

Ketika rasio lebih besar dari 1 , yang ion istimewa terserap dan ketika laporan kurang dari 1 , ion kurang terserap pada adsorben . Hasil ini menunjukkan bahwa tembaga secara selektif diserap dalam kaitannya dengan seng. Tabel 8 menyajikan nilai yang diperoleh untuk ion tembaga. Sebuah kesenjangan- jenis positif (0,60-12,80) dan laporan laporan sementara untuk Zinc standar deviasi negatif dan laporan Oleh karena itu disimpulkan bahwa tembaga yang istimewa teradsorpsi pada tanah liat Bikougou

dibandingkan dengan seng . Menurut Eba et al. (2012) pengaturan penting selektivitas adalah: valensi , elektronegativitas dan entalpi hidrasi. Jika dianggap elektronegativitas, selektivitas ion memainkan mendukung ion memiliki elektronegativitas yang lebih besar. Ion dengan elektronegativitas yang lebih besar harus diperbaiki lebih mudah daripada yang memiliki elektronegativitas yang lebih rendah. Dalam studi in , elektronegativitas Pauling yaitu seng ( 1,65 ) lebih rendah dibandingkan tembaga ( II ) ( Bernard dan Busnot , 1996. ), Sehingga ion tembaga ( II ) akan lebih selektif diserap dari ion seng ( II ) . Hasil serupa telah diperoleh dalam penelitian ini. Jika dianggap entalpi reaksi hidrasi logam berat.

selektivitas memainkan demi sebuah entalpi hidrasi penting. Sebuah entalpi tinggi hidrasi adalah asal mengikat tinggi. Tembaga yang memiliki entalpi hidrasi (-2100kJ/mol) Lebih penting daripada seng (-2.046 kJ / mol), harus lebih selektif tetap pada tanah liat dari ion Zn (II) seperti yang diamati dalam penelitian ini (Bernard dan Busnot, 1996). Hasil serupa telah dilaporkan oleh M'leyeh et al. (2002) tentang adsorpsi ion tembaga (II) dan seng (II) di lapangan tanah liat di Tunisia atau telah terbukti bahwa proporsi terserap tembaga selalu lebih besar dari seng terlepas dari isinya dalam larutan asli. Kami memiliki hasil yang sama dengan adsorpsi tembaga (II) dan seng (II) pada montmorillonite a (Lin dan Juan, 2002)

kesimpulan

Adsorpsi ion Cu (II) dan Zn (II) pada permukaan tanah liat dari Bikougou dilakukan dengan teknik Batch: Dalam kasus sistem mono-elemen jumlah ionpada ion Cu (II) atau Zn (II) teradsorpsi meningkat dengan pengaruh pH dan menurun dengan meningkatnya kekuatan ion dan massa tanah liat, adsorpsi untuk ion Cu (II) dan Zn (II) ini termasuk endotermik dan mematuhi kinetika orde dua semu. Hal ini dapat dijelaskan oleh isoterm Langmuir dan Freundlich tentang dua ion, adsorpsi masing-masing logam berat di permukaan tanah liat spontan. Dalam sistem biner, karena hal ini mencerminkan fakta bahwa kompetisi untuk adsorpsi ion Cu (II) lebih besar daripada ion Zn (II).

Lampiran

Gambar 1. XRD- untuk tanah liat murni dari bikogou

Gambar 2. XRD- untuk tanah liat fraksinasi dari bikogou

Gambar 3. Variasi dari ion tembaga (II) (377,5 ppm) dan inon seng (II)(56,25ppm) dari fungsi pH (temperatur = 250C, massa tanah liat= 0,15g dan waktu kontak 120 menit)

Gambar 4. Variasi dari adsorbed ion tembaga (II) (377,5 ppm) dan inon seng (II)(56,25ppm) dari fungsi massa tanah liat (temperatur = 250C, pH= 5 dan waktu kontak 120 menit)

Gambar 5. Variasi dari adsorbed ion tembaga (II) (377,5 ppm) dan inon seng (II)(56,25ppm) dari fungsi kekuatan ion (temperatur = 250C, pH= 5 massa tanah liat =0,15g dan waktu kontak 120 menit)

Gambar 6. Variasi dari adsorbed ion tembaga (II) (377,5 ppm) (a)dan inon seng (II)(56,25ppm) (b) dari fungsi waktu (temperatur = 250C, pH= 5 massa tanah liat =0,15g )

(a) (b)

Gambar 7. Grafik kinetika orde dua semu (a) Cu2+ (b) Zn2+ dalam tanah liat

(a) (b)

Gambar 8. Grafik difusivitas film (a) Cu2+ (b) Zn2+ pada permukaan tanah liat

(a) (b)

Gambar 9. Grafik kapasitas adsorbsi (a) Cu2+ (b) Zn2+ pada permukaan tanah liat

Gambar. 10. Variasi logaritma dari konstanta distribusi dari Cu(II) dan Zn (II) sebagaifungsi temperatur

Gambar. 11. Hasil dari eksperimen efek dari konsentrasi adsorpsi Cu(II) dan Zn (II) dengan tanah liat Bikougou

(a) (b)

Gambar. 12. Grafik isoterm adsorpsi Cu2+(a) dan Zn2+(b) dengan menggunakan model Langmuir pH=5

Gambar. 13. Grafik variasi hasil perhitungan dan experimental kapasitas adsorpsi Cu2+ dan Zn2+ sebagai fungsi konsentrasi kesetimbangan adsorpsi dalam larutan biner

Tabel.1 Karakteristik Mineral dari Tanah liat Bikougou

Tabel.2 Karakteristik Fisika dan Kimia dari Tanah liat Bikougou

Tabel.3 Model Adsorpsi

Tabel.4 Model Kinetika dan Persamaan Mekanisme Proses Adsorpsi

(a)

(b)

Tabel.5 Konstanta dan Koefisien Korelasi dari Model Kinetika Adsorpsi Cu (II)(A) dan Zn(II)(B) Pada Permukaan Tanah Liat

Tabel.6 Parameter Termodinamika dan Statistik Adsorpsi Cu (II)(A) dan Zn(II)(B) Pada Permukaan Tanah Liat

(a)

(b)

Tabel.7 Parameter Model Isoterm Langmuir dan Freundlich Dan Statistik Adsorpsi Cu (II)(A) Dan Zn(II)(B) Pada Permukaan Tanah Liat

Tabel.8 Hasil Dari Teori Dan Perhitungan Kapasitas Adsorpsi Cu (II)(A) Dan Zn(II)(B) Pada Larutan Mono Dan Bi Elemen