ADSORPTION OF COPPER AND NICKEL ON NATURAL SAUDI ARABIAN CLAY AND BENTONITE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF M.S._THESIS_BY_KHALED_SAEED_MUNEF.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذا البحث الطين وخليط الطين مع البنتونيت والبنتونيت استخدمت كماده ممتصة لإزالة النحاس والنيكل من السوائل. كذلك تم دراسة تأثير كلا من مدة الاهتزاز (0-480 دقيقة), و نسبة البنتونيت الى الطين, و كمية المادة الممتصة (0.2 – 1 جم), و التركيز الاولي للمعدن في السائل (20-100 مجم لكل لتر), و درجة حموضة السائل (3.5-8). الطين المستخدم في هذا البحث تم الحصول عليه من المنطقة الشرقية السعودية والبنتونيت تم تزويده عن طريق شركة الرياض للإساسات. تم عمل تحليل للطين والبنتونيت باستخدام تقنيات مختلفة. النتائج الحاصل عليها من هذا البحث اظهرت ان الطين و البنتونيت يعتبر مادة جيدة لازالة النحاس و النيكل من المياة الملوثة. ايضا وجد ان نسبة الازالة تزيد مع زيادة نسبة البنتونيت الى الطين بالنسبة للنيكل. لكن العكس مع النحاس حيث ان نسبة الازالة تنقص كلما زادت نسبة البنتونيت الى الطين. اضافة الى ذلك الامتصاص لكلا من النحاس والنكيل كان سريعا في الدقائق الاولى ومن ثم يتناقص قليلا حتى الوصول الى حالة التشبع (الاتزان). حيث ان وقت التشبع ( الاتزان) للنحاس كان عند الدقيقة 30 مع كمية امتصاص 8.7 مجم/ جرام والنيكل كان عند الدقيقة 45 مع كمية امتصاص 8.9 مجم/جرام باستخدام البنتونيت. اما بالنسبة للطين كان الاتزان بعد مرور 240 دقيقة مع كمية امتصاص 16 مجم/جرام للنحاس و بعد مرور 360 دقيقة مع كمية امتصاص 7.7 مجم/جرام. كذلك وجد ان نسبة الازالة مع النحاس والنيكل تتناسب طرديا مع كلا من كمية المادة الممتصة و درجة حموضة السائل و عكسيا مع التركيز الاولي للمعدن في السائل. كذلك وجد ان الكمية الممتصة للنحاس و النيكل تتناسب طرديا مع كلا من درجة حموضة السائل و التركيز الاولي للمعدن في السائل و عكسيا مع كمية المادة الممتصة. بإلاضافة الى ذلك تم كلا من الداسة الحركية و الأيسوثرم و النتائج اظهرت ان البيانات لكل من النحاس والنيكل تتطابق مع نموذج الدرجة الثانية بالنسبة للدراسة الحركية و مع كلا من نموذج انجميور ونموذج فروندليتش بالنسبة للدراسة الأيسوثرم مع معامل تصحيح 0.91-0.99.

English Abstract

In this work, Saudi Arabian bentonite, clay and the combinations of bentonite-clay have been investigated as adsorbents to remove copper and nickel from aqueous solution. The effects of contact time (5-480 min), the ratio of bentonite to clay, initial adsorbate concentration (20-100 mg/L), adsorbent dosage (0.2-1 g), and pH (3.5-8) were investigated and optimum conditions were experimentally determined. The clay material and bentonite were obtained from various sites in the Eastern Province of Saudi Arabia and were thoroughly characterized using SEM, BET, CEC, XRF and XRD techniques. The results show that Saudi Arabian clay and bentonite can be considered as adsorbents for removal of copper and nickel from wastewater. Also, it observed that the ratio of bentonite to clay had a significant impact on the adsorption capacity where an increase in this ratio results in a decrease the adsorption capacity of copper. However, the results show that an increase in this ratio results in an increase the adsorption capacity of nickel. The adsorption capacity (qe) of copper and nickel was very fast in the first few minutes and then decreased until attainment of the equilibrium. The equilibrium was reached at 30 min and 45 min for Cu and Ni with adsorption capacities of 8.7 mg/g and 8.9 mg/g respectively using bentonite alone. However for clay alone, the equilibrium was reached at 240 min and 360 min for Cu and Ni with adsorption capacities of 16 mg/g and 7.7 mg/g respectively. In addition, the results show that the removal efficiency decreased with an increasing in the initial metal ion concentration of Cu and Ni. While an increase in the amount of adsorbent and/or pH the removal efficiency increased. On the other hand, the adsorption capacities for copper and nickel increased with the increase in pH and/or initial metal ion concentrations, however as the amount of adsorbent increased the adsorption capacities decreased for all combination adsorbents. Additionally, this study investigated the adsorption kinetics, and isotherms of copper and nickel. The results show that the experimental data had a good agreement with pseudo-second-order model with R2 of 0.96 to 1. Furthermore, the results show that Cu and Ni removal had a good fitting with both Langmuir and Freundlich isotherm models for all combinations of clay and bentonite adsorbent with R2 of 0.91 to 0.99.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Water and Environmental Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Bukhari, Alaadin
Committee Members:	Al-Malack, Muhammad and Mu’azu, Nuhu
Depositing User:	MUNEF KHAL SAEED (g201102130)
Date Deposited:	24 Jun 2015 07:10
Last Modified:	01 Nov 2019 16:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139675