Zinc chloride-loaded chitosan for the adsorptive removal of phosphate
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Author
Date
2016-05-16
Department
Major/Subject
Vesi- ja ympäristötekniikka
Mcode
R3005
Degree programme
Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
29
Series
Abstract
This paper presents research results of phosphate removal from aqueous solution using ZnCl2–loaded chitosan adsorbent. The adsorption results of the ZnCl2/chitosan compo-site were compared to those of ZnO/chitosan and nano-ZnO/chitosan composites. Adsorbent was characterised by Fourier Transform Infrared Spectral study (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Point of Zero Charge–method (PZC). Several adsorption experiments were conducted to investigate the effects of process parameters such as adsorbent dose, pH, contact time, temperature and competing ions. The optimum adsorbent dose was 0.5 g/L. Adsorption occurred fast within the first six hours for all initial phosphate concentrations. Phosphate removal was enhanced by low pH and decrease in temperature. The adsorption kinetics was best described with the pseudo second–order model and the Langmuir and Freundlich isotherms both suited the experimental data. The maximum monolayer adsorption capacity was 7.37 mg/g with 5 mg/L initial phosphate concentration. Thermodynamic parameters such as ΔG, ΔS and ΔH were determined in order to describe the nature of the adsorption process. The study on effect of competing ions was conducted with NO3-, SO42- and Cl-, of which Cl- showed minor reducing effect on phosphate, whereas NO3- and SO42- significantly decreased phosphate removal.Tässä työssä esitellään tulokset tutkimuksesta, jossa adsorboitiin ZnCl2 – kitosaanikomposiitilla fosfaattia vesiliuoksesta. ZnCl2/kitosaaniadsorbentin fosfaatinpoistotulosta verrattiin ZnO/kitosaani – ja nano-ZnO/kitosaaniadsorbenttien vastaaviin tuloksiin. Adsorbentti karakterisoitiin Fourier–muunnos infrapunaspektroskopialla (FT-IR), skannauselektronimikroskopialla (SEM) ja nollavaraus–pH:n määrityksellä (PZC). Adsorptioprosessi toistettiin useasti siihen vaikuttavien parametrien, kuten annostuksen, pH:n, kontaktiajan, lämpötilan sekä kilpailevien ionien tutkimista varten. Optimaalinen adsorbentin annostus oli 0.5 g/L. Adsorptioprosessin nopeus oli suurin ensimmäisen kuuden tunnin aikana kaikilla alkuperäisillä fosfaattipitoisuuksilla. Fosfaatinpoisto parani laskemalla pH–arvoa ja lämpötilaa. Adsorptiokinetiikkaa kuvasi parhaiten pseudo second–order–malli ja koetulokset sopivat sekä Langmuirin että Freundlichin isotermisiin malleihin. Maksimaalinen yksikerroksinen adsorptiokapasiteetti oli 7.37 mg/g alkuperäisen fosfaattipitoisuuden ollessa 5 mg/L. Termodynaamiset parametrit kuten ΔG, ΔS and ΔH määritettiin adsorptioprosessin luonteen kuvausta varten. Koe kilpailevien ionien vaikutuksesta toteutettiin nitraatilla, sulfaatilla ja kloridilla (NO3-, SO42-, Cl-), joista kloridin estävä vaikutus fosfaatin adsorptioon oli vähäinen, kun taas nitraatti ja sulfaatti vähensivät fosfaatin poistoa merkittävästi.Description
Supervisor
Vahala, RikuThesis advisor
Yazdani, MaryamKeywords
adsorption, phosphate, chitosan, zinc chloride, thermodynamics, kinetics
