Removal of 4-Chlorophenol from Aqueous Solution by Al2O3 Additive Hydroxyapatite

Year 2014, Volume: 14 Issue: 3, 225 - 232, 01.12.2014

Mustafa Uçar Atilla Evcin Haydar Ünverdi Songül Uçar

Abstract

In this study, Al2O3 dopedthe hydroxyapatite (HAP) nanopowders prepared by chemical precipitation method were used as the adsorbent, and the potential of HAP nanopowders for 4-chlorophenol adsorption from aqueous solution was studied. Ca/P molar ratio in HAP is made to be 1.67. Aluminum alkoxide dissolved in isopropyl alcohol. Pure and 10% (w) Al2O3 doped HAP were calcined at 1100°C. The effect of contact time, initial phenol concentration, pH and adsorbent dosage, on the 4chlorophenol adsorption, and the adsorption was investigated. The results showed that the HAP nanopowders possessed good adsorption ability to 4-chlorophenol. The adsorption process was fast, and it reached equilibrium in 15 min of contact. The initial phenol concentration and pH played obvious effects on the 4-chlorophenol adsorption capacity onto HAP nanopowders. Increase in the initial phenol concentration could effectively increase the 4-chlorophenol adsorption capacity. At the same time, increase in the pH also resulted in the decrease in the 4-chlorophenol adsorption capacity. Increase in the HAP dosage could effectively increase the 4-chlorophenol adsorption percent. The maximum phenol adsorption capacity was obtained as 10.03 mg/g for 200 mg/L initial phenol concentrations at pH 6.4. The Freundlich isotherm were the best choices to describe the adsorption behaviors. FT-IR, XRD, SEM-EDX, DTA-TGA were applied to the characterization techniques for before and after HAP adsorption.© Afyon Kocatepe Üniversitesi

Keywords

Hydroxyapatite

4-Klorofenolün Al2O3 Katkılı Hidroksiapatit ile Sulu Ortamdan Uzaklaştırılması

Abstract

Bu çalışmada, kimyasal çöktürme yöntemiyle üretilen Al2O3 katkılı hidroksiapatit (HAP) tozları adsorban olarak kullanıldı ve sulu çözeltiden 4-klorofenol adsorpsiyonu için HAP nanotozların kullanılabilirliliği incelenmiştir. HAP içindeki Ca/P mol oranı 1.67 olarak üretildi. Alüminyum alkoksit izopropil alkol içinde çözüldü. Saf ve % 10 (ağ) Al2O3 dop edilmiş HAP 1100 °C’de kalsine edildi. 4-klorofenol adsorpsiyonu üzerine temas süresi, başlangıç 4-klorofenol konsantrasyonu, pH ve adsorban dozaj etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar HAP nanotozlarının 4-klorofenolün adsorbsiyonu için iyi bir adsorbent olduğunu göstermiştir. Adsorpsiyon işlemi başlangıçta çok hızlı, ve 15 dakika içinde denge yüzey konsantrasyonuna ulaşıldı. Başlangıç fenol konsantrasyonu ve pH’ın HAP nanotozları üzerine 4-klorofenolün adsorpsiyon kapasitesine belirgin bir etkiye sahiptir. Başlangıç fenol konsantrasyonunun artması 4-klorofenol adsorpsiyon kapasitesini artırmıştır. Aynı zamanda, pH’daki artma, 4-klorofenolün adsorpsiyon kapasitesinin azalmasına neden olmuştur. HAP dozajında artma ise 4-klorofenol adsorpsiyon yüzdesini etkili bir şekilde artırmıştır. Maksimum fenol adsorpsiyon kapasitesi pH 6,4’de 200 mg/L başlangıç fenol konsantrasyonunda 10,03 mg/g olarak elde edildi. Freundlich adsorpsiyon izotermi, adsorpsiyon davranışları tanımlamak için en iyi model olarak bulunmuştur. Adsorpsiyondan önce ve sonra FT-IR, SEM-EDX, XRD, DTA-TGA karakterizasyon teknikleri uygulanmıştır

Keywords

Hidroksiapatit, Alümina, Adsorpsiyon, 4-Klorofenol, Fenol uzaklaştırılması

References

• Ahmaruzzaman, M., Sharma, D.K., 2005. “Adsorption of phenols from wastewater”, Journal of Colloid and Interface Science, 287, s. 14-24.
• Akcay M., 2004. Characterization and determination of the thermodynamic and kinetic properties of p-cp adsorption fromaqueous solution, J. Colloid Interface Sci. 280, 299–304. organophilic bentonite
• Aksu, Z., Kutsal, T., Gün, S., Hacıosmanoğlu, N., and Gholaminevad, M. 1991. Investigation of Biosorption of Cu(II), Ni(II) and Cr(VI) Ions to Activated Sludge Bacteria", Environ. Technol., 12, 915-921.
• Corami A., Mignardi S., Ferrini V. 2007. Copper and zinc decontamination from single- and binary-metal solutions using hydroxyapatite, Journal of Hazardous Materials 146, 164–170.
• Dabrowski A., Podkoscielny P., Hubicki M., Barczak M., 2005. Adsorption of phenolic compounds by activated carbon—a critical review, Chemosphere 58, 1049–1070.
• Denizli A., Özkan G., Uçar M., 2002. Microbeads for Removal of Phenols and Nitrophenols from Aquatic Systems, J. Appl. Polym. Sci. 83, 2411–2418.
• Denizli A., Özkan G., Uçar M., 2001. Removal of chlorophenols from aquatic systems with dye-affinity microbeads, Sep. Purif. Technol. 24, 255–262.
• Hao O.J., Kim H., Chiang P.C., 2000. Decolorization of wastewater, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 30, 449– 505.
• Jiang J.Q., Cooper C., Ouki S., 2002. Comparison of modified montmorillonite adsorbents. Part I. Preparation, characterization and phenol adsorption, Chemosphere 47, 711–716.
• Kuo M.C. and Yen S.K., 2002. The process of electrochemical deposited hydroxyapatite coatings on biomedical titanium at room temperature, Materials Science and Engineering C 20, 153–160.
• Koumanova B., And Antova, P.P., 2002. "Adsorption of p-chlorophenol from aqueous solutions on bentonite and perlite", J. Hazard. Mater., vol. A90,229-234.
• Köroğlu, F.N., 2004. Nitrofenollerin iyonik ve iyonik olmayan organobentonitlere adsorpsiyon ve desorpsiyonu, Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi, Ankara
• Kuleyin, A 2007. “Removal of phenol and 4 - chlorophenol by surfactant - modified natural zeolite” J. of Hazardous Materials, Vol: 144, pp: 307-315.
• Ozkaya B., 2006. Adsorption and desorption of phenol
• on activated carbon and a comparison of isotherm
• models, J. Hazard. Mater. 129, 158–163.
• Polat H., Molva, M., Polat, M., 2006. "Capacity and mechanism of phenol adsorption on lignite", Int. J. Miner. Process., vol. 79, 264-273.
• Rengaraj S., Moon S.H., Sivabalan R., Arabindoo B., Murugesan V., 2002. Removal of phenol from aqueous solution and resin manufacturing industry wastewater using an agricultural waste: rubber seed coat, J. Hazard. Mater. 89,185–196.
• Roostaei N., Tezel F.H., 2004. Removal of phenol fromaqueous solutions by adsorption, J. Environ. Manage. 70, 157–164.
• Sandrine B., Ange N., Didier B.A., Eric C., Patrick S., 2007. Removal of aqueous lead ions by hydroxyapatites: equilibria and kinetic processes, J. Hazard. Mater. 139, 443–446.
• Schek R.M., Wilke E.N., Hollister S.J., Krebsbach P.H., 2006. Combined use of designed scaffolds and adenoviral gene therapy for skeletal tissue engineering, Biomaterials 27, 1160–1166.
• Slosarczyk A., Oleksiak J.S., Mycek B., 2000. The kinetics of pentoxifylline release from drug loaded hydroxyapatite implants, Biomaterials 21, 1215– 1221.
• Takagi O., Kuramoto N., Ozawa M., Suzuki S., 2004. Adsorption/desorption of acidic and basic proteins on needle-like hydroxyapatite filter prepared by slip casting, Ceram. Int. 30, 139–143.
• Uğurlu M., 2003. Kağıt Endüstrisi Atık Sulardan Lignin ve Fenol'ün Perlit Minerali ile Giderimi, Çevkor, Cilt 12, Sayı 47, 11-16.
• Weber, W. J. Jr., 1972. Physycochemical Processes for Water Quality Control, Wiley Interscience, New York.
• Wei W., Sun R., Cui J., Wei Z., 2010. Removal of nitrobenzene from aqueous solution by adsorption on nanocrystalline hydroxyapatite, Desalination 263, 89–96.
• Wei Q.M., Nakato T.,2009. Competitive adsorption of phenols on organically modified layered hexaniobate K4Nb6O17,Microporous Mesoporous Mater. 26, 84– 92.
• Wu C.H., 2007. Adsorption of reactive dye onto carbon equilibrium,
• thermodynamics, J. Hazard. Mater. 144, 93–100.
• Yener J, Aksu Z, 1999. Atıksulardaki Fenol ve
• Klorofenollerin Aktif Karbon ve Kurutulmuş Aktif
• Çamura Adsorpsiyonu, Tr. J. of Engineering and
• Environmental Science, 23, 93-104.
• Yılmaz, E., Yazıcı, R., Top, S., Sekman, E., Bilgili, M.S.,
• Varank, G., Demir, A., 2008. 4-Nitrofenolün
• Bentonitle Adsorpsiyonu, Üniversite Öğrencileri III.
• Çevre Sorunları Kongresi, pp. 321-327.