Síntesis de Hidrotalcita Ca-Al para Adsorción U(VI) y Cr(VI)

Ultrasound assisted synthesis of Ca–Al hydrotalcite for U (VI) and Cr (VI)
Adsorption
Ultrasonido síntesis asistida de Ca-Al hidrotalcita para U (VI) y Cr (VI)
Adsorción
abstract
La adsorción de cromo (VI) y el uranio (VI) en nitrato de Ca-Al hidrotalcita (Ca-Al LDHs)
compuestos se investiga. Los materiales en polvo se sintetizan en un método de coprecipitación modificada bajo el tratamiento ultrasónico con diferentes condiciones de Cr
(VI) y U (VI) de adsorción. Se informan Factores que afectan la síntesis compuestos tales
como temperatura, tiempo de reacción, la calcinación y condiciones de envejecimiento.
Se estudian los efectos de varios parámetros sobre el proceso de adsorción, incluyendo la
cinética de adsorción / desorción, isotermas y factores tales como tiempo de contacto,
solución de pH y efecto de los iones que compiten influir. Se ha encontrado que Ca-Al
LDHs tiene la mayor capacidad tanto para Cr (VI) y U (VI), la adsorción de 104,82 ± 0,02
mg / g y 54,79 ± 0,02 mg / g, y la más alta velocidad de adsorción hasta 98,78 ± 0,02% y
90,28 ± 0,02%, respectivamente. Cr (VI) y U (VI) de adsorción disminuyeron obviamente
con niveles de pH fuera del intervalo de 7-11. Adsorción / cinética de desorción de Cr (VI)
y U (VI) muestra que los valores de desorción de K de U (VI) son más grandes de Cr (VI),
mientras que valores de K de adsorción U (VI) son más pequeños que el Cr (VI), lo que
sugiere que el Ca eficiencia LDHs -Al para la eliminación de U (VI) es la adsorción rápida
y de liberación lenta en comparación con Cr (VI). La efecto de los iones que compiten
tales como nitrato radical y chloridion era insignificante.
1. Introducción
Hydoxides doble capa (LDHs), también conocidos como arcillas aniónicas o hidrotalcita
(HT) materiales -como han sido ampliamente investigado en los últimos años debido a sus
prometedoras aplicaciones en áreas tales como el tratamiento de aguas, tratamiento de
residuos nucleares / almacenamiento, carroñeros de aniones, neutralizadores (
antiácidos), filtración, estabilizadores de polímeros, catalizadores y soportes de
catalizadores, intercambiadores de aniones, adsorbentes, electroactivos, materiales
fotoactivos y farmacéutica [1-18]. Recientemente, el interés significativo se ha dedicado a
la síntesis de LDHs con nuevas composiciones de varios tipos de método modificado que
permite la mejora de aplicaciones, tales como el método de intercambio de iones
[1,4,11,19], derretir intercalación [5], sol-gel método de [8], el método de crecimiento situ
[9,13,14] y el método de co-precipitación [20,21]. Para la preparación de sales inorgánicas
LDHs por co-precipitación en medios alcalinos, ya sea en constante o en aumento del pH,
se utiliza con frecuencia el método de variación de pH. Producto expectativas no se puede
preparar si el pH es demasiado bajo o demasiado alto, por lo que el valor de pH debe
elegirse cuidadosamente.
Otro punto importante a tener en cuenta es que el valor de pH necesario para la
recipitation de LDHs no es necesariamente igual al pH de la precipitación del hidróxido de
metal más soluble.
En este estudio, hemos mejorado el método de co-precipitación para preparar Ca-Al-LDH
que acorta significativamente el tiempo de reacción y redujimos las condiciones de
reacción. El método mejorado técnica de ultrasonido aplicado a la síntesis de hidróxidos
dobles en capas es más simple, más fácil de controlar, y consume menos energía y
materiales que los métodos tradicionales [16-18,22-25].
La eliminación de metales pesados (HMS) de aguas residuales es un asunto de gran
interés en el campo de la contaminación del agua, ya que puede causar daños graves a la
seguridad ecológica y la salud humana cuando se emiten al medio ambiente sin
tratamiento [26-32]. HMs tales como plomo (Pb), cadmio (Cd), arsénico (As), manganeso
(Mn) Níquel (Ni), cromo (Cr) torio (Th) y Mercurio (Hg), también se metabolizan en el
cuerpo en un similares manera de metales nutrientes [26,33,34]. El cromo pertenece al
grupo (15) y por lo general se clasifica como un metal pesado con algunas propiedades
metálicas. Hexavalente cromo (VI) compuestos son ampliamente utilizados en la industria,
mientras que el cromo trivalente (III) se utiliza como un suplemento nutricional. Cr (VI) se
considera generalmente más tóxico y cancerígeno que su forma trivalente y hace que este
metal tóxico [35-38]. El uso de biomasa / material biológico como adsorbente, la adsorción
de Cr (VI) es de menos de 50 mg / g [39,40], y la adsorción de cromo por el carbono
activado u otros materiales inorgánicos es de entre 69,1 y 101,4 mg / g [41].
Al igual que en el caso de otros metales pesados, un cuerpo considerable de pruebas
sugiere que la sobre exposición al uranio puede producir alteraciones patológicas de los
riñones en los seres humanos y los animales [42- 47]. Los elementos radiactivos como el
radón, radio-226 y uranio, puede ser fatal si se encuentra en el agua y se consume.
Causan mutaciones genéticas y plantean efectos destructivos en nuestros genes que
pueden pasar a las generaciones futuras también. Estas sustancias pueden producir
intoxicación fisiológica consiguiendo acumulado en los tejidos de los animales acuáticos.
La capacidad de adsorción de óxidos metálicos sobre la adsorción de uranio es baja [48],
y la adsorción hidrotalcita
del uranio rara vez se informa. En los últimos años, muchos absorbentes de bajo costo
han sido investigados.
Con alta capacidad de intercambio de aniones y grandes superficies, LDHs expresan alta
capacidad de adsorción de HPO2? 4, SiO2? 3, SO2? 4 y CrO2? 4 aniones [18]. La
hidrotalcita muestra la mayor afinidad por los aniones incluyen dicromato y de uranilo,
similar a la obtenida para las resinas de intercambio de iones orgánicos, con la más alta
densidad de carga adsorbido más fuertemente que los aniones monovalentes [16,17,4951]. Su versatilidad, simplicidad, propiedades fácilmente a medida y bajo costo de los
materiales permiten su uso como intercambiadores de aniones y adsorbentes para
aniones ecológicamente peligrosos de los flujos de residuos acuosas diluidas [2]. Un
progreso significativo de Ca-Al-LDHs con el método de co-precipitación se ha logrado a
través de la investigación y el desarrollo para la eliminación
de cromo (VI) y el uranio (VI) de las aguas residuales simulado en condiciones de
laboratorio.
2. Materiales y métodos
2.1. Preparación y caracterización de nitrato de aluminio adsorbente (Al (NO3) 39H2O),
óxido de calcio (CaO, utilizada en estos experimentos se sintetizó mediante el uso de
residuos de cáscara de huevo como materia prima [52]). Hemos preparado Ca-Al capas
hidróxidos dobles (LDHs) utilizando el método de co-precipitación bajo un ambiente de
ultrasonido. Típicamente, 0.75 mol de CaO y Al (NO3) 39H2O en relación molar de 3: 1
[22] se disolvieron por separado en 150 ml y 100 ml de agua desionizada. Al3 +
soluciones añadió rápidamente a Ca2 + soluciones que estaban en la lavadora de
ultrasonidos durante 10 min, y luego de reacción prolongado durante 30 min por la
oscilación ultrasónica en ausencia de aire a las temperaturas de 55 ± 1? C. La suspensión
LDH puro se separó a través del filtrado de lavado y de vacío, y luego se secó a 80? C en
un horno. Después del secado, las muestras se molieron en polvo para la prueba. El
tamaño de partícula y la morfología de Ca-Al-LDHs tanto antes como después de la
adsorción se observaron usando un microscopio electrónico de barrido
(SEM) (JEOL JSM-6480A) y microscopio electrónico de transmisión (TEM) (Philips
CM200 FEG). Los patrones de difracción de rayos X se registraron en un Rigaku, D / maxTTR III X-ray metros difractan usando Cu Ka (k = 1,54178 AA 0) radiación como la fuente
de rayos X. Los diffractgrams se registraron en el rango de 2 horas 5? -80? en pasos de
0,02? con un tiempo de recuento de 10? / min. El método de Brunauer-Emmett-Teller
(BET) se utilizó para calcular el área de superficie específica de Ca-Al-LDHs. Las
distribuciones de tamaño de poro se derivaron de las ramas de adsorción de isotermas
mediante el modelo de Barrett-Joyner-Halenda (BJH).
2.2. Determinación de uranio (VI) y cromo (VI)
Una solución acuosa de stock simulado del uranio (VI) se preparó como sigue. En polvo
UO2 (NO3) 2? 6H2O (2,11 g) se disolvió en 100 ml de solución de hidróxido de nitrato (pH
= 3, el agua desmineralizador). El volumen se ajustó con agua desionizada a 1000 ml, y
luego el pH de la solución se ajustó a 4. La solución madre se
luego se usa a lo largo de todos los experimentos para la preparación de uranio solución
(VI) de diluciones variables. Solución acuosa simulada de uranio (VI) se preparó mediante
la disolución de dicromato potásico en agua desionizada a las concentraciones deseadas
y después diluyendo la solución patrón preparada (1,000 mg / L) a concentraciones
deseadas
[53,54]. UO2 (NO3) 2? 6H2O era de la estación de Adquisiciones Pekín Agentes químicos
de China Pharmaceutical Company. Los reactivos químicos comunes en este trabajo
fueron adquiridos de Tianjin Kermel reactivos químicos para el Desarrollo. Todos los
reactivos químicos fueron de grado analítico y se utilizaron sin purificación adicional.
La concentración de iones de cromo en la solución se registra utilizando el método GB
(calidad de agua-Determinación de cromo-difenil hidrazina (DPC) método
espectrofotométrico) con UV-vis espectrofotómetro (Shimadzu UV-1601) a 540 nm.
La concentración de iones de uranio se analizaron utilizando un analizador de uranio
Trace (WGJ-III uranio Trace Analyzer, Compañía de Hangzhou Daji instrumento óptico).
Después de la adición de un J-22 de fluorescencia de uranio promotor de uranilo especial
en fase líquida puede formar un gran complejo fluorescente que produciría fuerte a 500
nm, 522 nm y 546 nm bajo la excitación de impulsos UV. La cantidad de uranio puede ser
determinada por la intensidad del pico con un rango de medición de 0-20 ng / ml y un
error de <5%.
2.3. Métodos de adsorción
Los experimentos de extracción se realizaron mediante un método por lotes. El pH de la
Cr (VI) y U solución (VI) se ajustaron usando HNO3 y NaOH. Una cantidad
predeterminada de LDHs como un adsorbente se añadió a una solución de 25 ml (con Cr
conocida inicial (VI) y U (VI) la concentración y pH de valor) en un 150 ml cerrado matraz
cónico. La suspensión se agitó a 200 rpm en un agitador termostatizado a 25 ± 1? C.
Después de que el tiempo de contacto especificada para la adsorción, el material sólido
se separó por centrifugación.
La capacidad de adsorción, qe (mg / g), cantidad de metal adsorbido por unidad de masa
de adsorbente se determina a partir de la diferencia entre la concentración inicial iónico
(C0) y la concentración de equilibrio del adsorbato en solución después de Ce adsorción
(mg / L) (en equilibrio, qt = qe, Ct = Ce). W es la masa de adsorbente (g) [55].
El porcentaje de metal tóxico eficiencia de eliminación de iones, R (ADS) y
R (des) se calculó mediante la siguiente ecuación:
3. Resultados y discusión
3.1. Selección de adsorbente
El estudio intentó seleccionar una variedad de diferentes procesos de sintetización con
Ca-Al-LDHs como material de adsorción para la eliminación de cromo (VI) y el uranio (VI)
a partir de agua. Eficiencia de remoción (adsorción,%) se suele utilizar para seleccionar
adsorbente adecuado. Cabe señalar que, además de la eficiencia de absorción, el
proceso de síntesis es un criterio crítico para la selección de adsorbente. Claramente, un
adsorbente con una excelente eficiencia, sino la preparación difícil sería de practicidad
limitado. Inicialmente, el protocolo de cribado adsorbente se representa en la Tabla 1, lo
que sugiere que la eliminación de Cr (VI) y U (VI) en el esquema 3 es mayor que el
esquema 1 y esquema 2, y la eficiencia de adsorción de polvo de hidrotalcita después del
envejecimiento y la calcinación es menor que sin procesar queridos. Los rayos X patrones
de difracción de polvo de típicamente Caal-LDHs y compuestos se muestran en la Fig. 1
Las condiciones de síntesis mostrados en la Tabla 1, reflejan los patrones de difracción de
rayos X con la estructura en capas bien organizada de los compuestos preparados. La
composición de esta hidrotalcita se examinó para comparar la composición nominal y real
de los materiales sintetizados. Este patrón es consistente con los publicados previamente
[56], y es indicativo de un material con una estructura en capas. Tres picos relativamente
estrechos ocurren a valores bajos 2h (A-D en la Fig. 1) que corresponden a los 003, 006 y
012 reflexiones [57]. Al igual que con la hidrotalcita fresco se encontró ninguna
dependencia de la estructura de la composición, un típico rastro XRD óxido mixto
obtenido se da en la Fig. 1e. Este paso (alta temperatura de calcinación) destruye
completamente la estructura en capas de la hidrotalcita que resulta en una alta área
superficial de óxido mixto. No hay picos presentes relativas a cualquier tipo de óxido de
aluminio, ya que no cristalizan a la temperatura relativamente baja del proceso de
calcinación. Tiempo de reacción largo (Fig. 1c) y el envejecimiento (Fig. 1a) puede no
hidrotalcita sintética muy bien ninguno. El patrón de XRD en la Fig. 1f ha sido sustituido
por muchos picos difusas que indican la presencia de Ca principalmente amorfo (OH) 2,
Al2O3 y soluciones sólidas de Ca (OH) 2 / Al2O3. El efecto de los ultrasonidos sobre la
síntesis y / o de cristal de calidad de LDHs puede ser conceptualmente considera: (1) el
movimiento rápido de fluidos debido a la variación de la presión sonora, lo que acelera
distribuciones de transferencia de masa y velocidad de reacción a lo largo de la capa de
catalizador hidrotalcita; (2) la formación y colapso de microburbujas (cavitación), creando
localizadas de alta temperatura y alta presión condición, que mejoran la calidad cristalina
de las LDHs; y (3) micro-streaming, en el que se aplica una gran cantidad de energía de
vibración a los pequeños volúmenes con poco calentamiento, lo que promueve el
intercambio de aniones en LDHs. Realza y / o altera de sonicación el proceso de
disolución, reacciones químicas, y la nucleación y el crecimiento de precipitados en Ca-Al
LDHs. Después de la síntesis y el análisis confirman que los materiales preparados son
como se esperaba, las hidrotalcitas condición óptima se sintetiza a 55 ± 1 ° C durante 30
min sin envejecimiento y no calcinación.
Los dos isotermas de adsorción de N2 (Fig. 2a) exhiben la curva típica de tipo IV con un
estrecho de tipo H1 ciclo de histéresis a presiones relativas altas, lo que implica los
agregados (ensamblajes sueltos) de poros meso de partículas platelike [58]. La
distribución del tamaño de poro BJH derivada de los datos de adsorción de las isotermas
se proporciona en la Fig. 2b. El área de superficie de Ca-Al LDHs es estrecha distribución
de tamaño que cubre la gama de mesoporoso (2-30 nm), y el tamaño de partícula
pequeño obtenido por el método asistida por ultrasonido se ha mencionado anteriormente.
La Tabla 2 muestra el área de superficie específica y porosidad de las muestras
(condiciones sintéticos específicos véase la Tabla 1). El tamaño medio de poro disminuiría
de 43,51 nm a 9,30 nm, muestra que el proceso de cristalización optimizado puede
mejorar la distribución del cristal de Ca-Al LDHs eficacia.
Microscopía electrónica de barrido (SEM) y las imágenes de microscopía electrónica de
transmisión (TEM) de los materiales obtenidos muestran la morfología de Ca / Al-LDH
demostrando los cristalitos en forma de placas hexagonales aproximadamente, y tenía
borde afilado de partícula y tamaño de partícula similar (Fig. 3a). Además, una red
interconectada en capas azar se observó que es típico de las estructuras de hidrotalcita
(Fig. 3D). Aunque las placas de partículas son todavía estructura en capas, la pantalla
morfología general un '' situado '' como la estructura (Fig. 3b y c), con la distancia de las
capas adyacentes expandido [59]. Además, también se descubrió que algunas partículas
mantienen la estructura de Ca / Al-LDH idénticos con los resultados de DRX.
3.2. Influencia del pH inicial
El cromo adsorción por los materiales compuestos LDHs era en gran parte no afectados
por el pH a través de un rango de pH de 5-13 (CR-anuncios, Fig. 4), aunque un pequeño
aumento en Cr (IV) la eliminación se observó a pH más alto (pH> 10, Fig . 4) más del
97%. A pH bajo, la especie dominante de Cr (VI) en solución son HCrO? 4 [40], por lo
adsorbido de la misma cantidad de iones de cromo requieren más sitios de adsorción. A
diferencia de uranio, todas las especies de multimerics pueden ser adsorbidos
correspondían a la adsorción cambiaria, por lo que la eficiencia de eliminación es alta
aunque hay una ligera disminución cuando el pH es bajo. Ca2 + y Al3 + se disolverán a un
pH inferior, la estructura de hidrotalcita puede ser destruido, y thenresultant posición
intercalada contenidos LDH positivos puede disminuir [60]. El U (VI) de adsorción
dependía fuertemente de la pH de la solución. A pH bajo, el número de iones H3O +
superó a la de las UO2þ 2 varias veces y la superficie era más probable cubierto con
iones H3O +, reducir el número de sitios de unión para la adsorción de UO2þ 2. Cuando el
pH se incrementó (pH = 9.5, U-anuncios, Fig. 4), más iones H3O + dejaron la superficie
mineral de arcilla haciendo los sitios disponibles para el intercambio de cationes con las
UO2þ 2 iones. Es probable que la precipitación comienza la hidrólisis debido a la
formación de complejos en solución acuosa, incluyendo UO2 (OH) +, ðUO2Þ2ðOHÞ2þ 2;
ðUO2Þ3ðOHÞ3þ 5 y (UO2) 2 (OH) 2, que aumentan el uranio (VI) la eliminación [61]. Con
el pH pasando de 9 a 13, la eficiencia de eliminación disminuiría, que se atribuyó a la
formación de complejos estables, tales como (UO2 (CO3) 2) 2 ?, (UO2 (CO3) 3) 4?
combinado con el CO2 de la atmósfera. [62] desorción cromo es generalmente más alto
que el uranio y es fuertemente influenciada por el pH. Cuando el pH es 9 tanto cromo y
uranio mínimos expresas del contenido de desorción en solución. Se supone partir de los
resultados que el mecanismo de gobierno durante la eliminación se debe probablemente
a la de intercambio iónico. A pH bajo, la existencia de relativamente alta concentración de
H + puede cambiar la dirección de equilibrio reversible de intercambio iónico de nuevo a
los materiales de partida. Los aumentos de eficiencia de desorción a medida que aumenta
el pH, posiblemente causados por la formación de complejos solubles hidroxi [18,19]. El
impacto de pH para U (VI) es menos pronunciada con pH alcalino de Cr (VI), porque pH
de una solución controla la especiación de U y la carga superficial de la hidrotalcita. Monto
de los aumentos de desorción con el aumento de pH, hidroxilo capacidad de intercambio
iónico es más fuerte que el nitrato, por lo tanto, se forma fácilmente en la red para
desplazar los iones de metales pesados.
3.3. La medición de las isotermas de adsorción de equilibrio
El Langmuir, Freundlich [63,64] y Dubinin-Radushkevich (D-R) [65,66] modelos se utilizan
a menudo para describir las isotermas de adsorción de equilibrio. Las isotermas se
representaron según las ecuaciones. (4) - (6), respectivamente.
Qm (mg g? 1 es la cantidad de adsorción saturada) y b (coeficiente de adsorción de
Langmuir, una constante) son parámetros de Langmuir. K y n son las constantes de
Freundlich, que están relacionados con la capacidad de adsorción y la intensidad de
adsorción, respectivamente. Qe es el valor adsorbida de los iones tóxicos en
concentración de equilibrio; K es una constante relacionada con la energía de adsorción;
Qm es la saturación teórica de la capacidad; e es el potencial Polanyi dado como Eq. (7)
[67]:
R es la constante de los gases (8,314 J mol? 1 K? 1) y T es la temperatura absoluta (K).
De acuerdo con la Ec. (4), se obtienen Langmuir parcela para la eliminación de Cr (VI) y U
(VI) y que se presentan en la Fig. 4b. Los valores de Qm y b se pueden obtener por la
pendiente y la intersección de la línea y se dan en la Tabla 3. La isoterma de Langmuir
considera la superficie adsorbente como homogénea con sitios idénticos en términos de la
energía, por lo que los parámetros pueden ser usados para predecir la afinidad entre el
sorbato de sorbente y utilizando el factor de separación RL adimensional, Eq. (8) [68-70],
que se utiliza para predecir si un sistema de adsorción es "favorable" o "desfavorable".
C0 es la concentración inicial (mg / L) y b es la constante de adsorción de Langmuir (L /
mg). Los valores de constante factor de separación (RL) está indicando que la adsorción
sobre modificada Ca-Al-LDHs es favorable, los valores RL en el rango de 0-1 son
favorables; Valores de RL fuera de la gama son modelo de isoterma de Freundlich un
favorable.For, Ec. (5) puede ser reorganizado a lineal de
K (representa coeficiente de adsorción) y n (indica la intensidad de absorción) son las
constantes. Ellos pueden ser evaluados desde el origen y la pendiente de la trama lineal
de ln Qe frente ln Ce y dan en la Tabla 3. Para Dubinin-Radushkevich (D-R) modelo de
isoterma, constante (K) puede dar la valiosa información con respecto a la energía media
de adsorción por la Ec. (6) [71]:
Ea es la energía de adsorción media, a partir de la isoterma de D-R Ea podría ser
utilizado para estimar el tipo de adsorción. El comportamiento de adsorción se podría
predecir como la adsorción física en el rango de 1-8 kJ mol? 1 y la adsorción química en
más de 8 kJ mol? 1 [67,72]. La temperatura ambiente (25 ± 1? C) de las isotermas
grabadas para la adsorción de cromo y uranio y las respectivas curvas calculadas con los
parámetros de mejor ajuste se muestran en la Fig. 5.
También probamos las isotermas de adsorción de Freundlich y Dubinin-Radushkevich
pero la adsorción de iones metálicos tóxicos sobre hidrotalcita modificada se
correlacionan bien (R2> 0,99) con la ecuación Langmuire en comparación con los otros
dos (tabla 3). La comparación de los tres modelos de isotermas descritos anteriormente,
Langmuiur isoterma es la más adecuada para caracterizar el cromo-sorción y el
comportamiento uraniumsorption de la base de LDH de acuerdo con valores de R2 Los
datos experimental era bien consistente con la ecuación de Langmuir (Fig. 5b), la Tabla 3
muestra que la cantidad de adsorción saturada de cromo y uranio son 104,82 ± 0,02 mg /
g y 54,79 ± 0,02 mg / g respectivamente, cuyos valores teóricos están de acuerdo con los
resultados experimentales muy bien. Valor RL como 0,3106 y 0,1686 indican la idoneidad
de los LDHs como un adsorbente para Cr (VI) y U (VI) a partir de solución acuosa.
3.4. Efecto del tiempo de contacto y la medición de la cinética de adsorción / desorción
curva
La cinética de adsorción se investigaron en una configuración de adsorción por lotes con
muestras tomadas de la suspensión a intervalos de tiempo específicos. Los experimentos
preliminares muestran que la adsorción de los iones metálicos tóxicos sobre la superficie
de LDHs es un proceso muy rápido: La adsorción fue un proceso extremadamente rápido
con aproximadamente 80% de adsorción en la primera 5 min del experimento (Fig. 6). Los
datos cinéticos son examinados por los modelos de adsorción de orden pseudofirst-,
pseudo-segundo orden [73],
El modelo cinético de pseudo-primer orden se da como:
qe es la capacidad de adsorción de equilibrio (mmol g? 1) y k1 es thepseudo-primer orden
constante de velocidad (min? 1). El modelo cinético de pseudo-segundo orden se da
como:
k2 es la constante de velocidad de pseudo-segundo orden de adsorción (g mmol? 1 min?
1). Los datos obtenidos para la adsorción y desorción de los iones metálicos tóxicos sobre
LDHs a temperatura ambiente (25 ± 1? C) se muestra en la Fig. 7 y en la Tabla 4 con las
curvas resultantes a partir de un ajuste a los diferentes modelos cinéticos. Una parcela de
línea recta con un coeficiente de correlación en la Tabla 4 sugiere la aplicabilidad de
pseudo-primer orden modelo de cinética de ajustar los datos experimentales. El valor
calculado de la capacidad de adsorción, qe, cal (Cr (VI) 0,2523 ± 0,0001 mmol g 1;? U
(VI)
,7035 ± 0,0001 mmol g 1) está lejos de ser el valor de la capacidad de adsorción
experimental, qe, exp (Cr (VI) 0,9287 ± 0,0001 mmol g 1;???. U (VI) 0,2051 ± 0,0001
mmol g 1) (Fig 7a ). El valor calculado de la capacidad desorbente muestra los mismos
resultados esperados. La trama pseudo-segundo orden también es lineal con un
coeficiente de correlación (Tabla 4), sin embargo el valor calculado de la capacidad, está
cerca del valor de capacidad de adsorción experimental (Fig. 7b). Por lo tanto, tanto la
adsorción y desorción de cromo (VI) y el uranio (VI) en LDHs modificados siguieron el
pseudosecond- modelo de orden mejor que el modelo de pseudo-primer orden. El modelo
de pseudo-segundo orden asume que el paso limitante de la velocidad puede ser
adsorción química. En el caso de cromo (VI) uranio (VI) de adsorción, la interacción es
principalmente electrostática.
3.5. Efecto de los iones que compiten
El efecto de los iones que compiten es uno de los principales parámetros variables en el
proceso de adsorción. Los experimentos en la Tabla 5 puesto en evidencia que el nitrato
radical y chloridion no son eficientes para absorber metales a partir de los LDHs. En
general, todas las soluciones de desbroce conducen a rendimiento de adsorción similar.
El mayor porcentaje de adsorción se obtiene para Cr (97,43 ± 0,2%) y U (95,88 ± 0,3%)
cuando se utiliza la concentración de NaCl más alta ensayada (3,5 ± 0,2%). En las
mismas condiciones, el porcentaje de desorción es todo menos de 10% para Cr (VI) y U
(VI) cuando el nitrato radical, chloridion, sodio o calcio. Los resultados de desorción
sugerir que LDHs tiene alta afinidad a iones metálicos. El estudio de las características
físicas y químicas de hidrotalcita reveló que es un adsorbente potencial y puede ser
mejorado aún más.
4. Conclusiones
Las hidrotalcitas se sintetizan en la mejora y optimización de rutinas reactivos,
permitiendo así que las condiciones reactivas anchas y fáciles. La hidrotalcita compuesta
con calcio y aluminio intercalación preparado por el método de co-precipitación modificado
bajo la técnica de ultrasonidos tiene una estructura única con el rendimiento de
intercambio iónico interconectado. Estos, junto con la capacidad de producir los
materiales en una gama de configuraciones hacen excelente para el uso como un apoyo
en la eliminación de cromo y uranio. El uso de la ecografía en la síntesis de los
compuestos se estudia en términos de su efecto sobre sus cualidades y propiedades de la
superficie de cristal. La hidrotalcita es eficaz en la eliminación de cromo y uranio de una
solución acuosa sobre un amplio rango de pH y es en gran parte no afectado por la
presencia de iones competitivos, tales como nitrato
radical y chloridion. Una solución contaminada altamente alcalino se encuentra que tiene
un impacto en la eliminación de cromo y uranio, debido a un aumento en hidróxido. Esta
investigación también mostró que los datos de isotermas de equilibrio están equipados
también por la isoterma de Langmuir y la ecuación de pseudo-segundo orden. Los
estudios futuros se centrarán en la síntesis de hidrotalcita en diferentes condiciones con
otros intercalación, y la eliminación de iones tóxicos o iones de metales pesados a partir
de agua de río y agua de mar simulada.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por los talentos especiales de Innovación de Harbin Ciencia y
Tecnología (2011RFQXG016), Fondos de Investigación Fundamental de la Universidad
Central (HEUCFZ), Programa Clave de la Fundación de Ciencias Naturales de la
provincia de Heilongjiang, el Programa Internacional de S & T Proyecto especial de la
Cooperación (S2013ZR0649), Talentos Innovación especiales de Harbin Ciencia y
Tecnología
(2012RFXXG104), Internacional de Ciencia y Tecnología Programa de Cooperación de
China (2010DFA92460), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China
(51108112).