Adsorptive Removal of Nickel from Aqueous Solution by Palm Seeds-based Magnetic Biochar

Abstract

Here, the possibility of using biomass wastes such as palm seed as a suitable precursor for the preparation of magnetically responsive adsorbent was explored. Magnetic biochars (MB) were prepared from raw palm seed in the presence of iron oxide (Fe3O4) particles and utilized for adsorption of nickel. The thermal decomposition processes of the adsorbents were determined by thermogravimetric analysis. The physical structure and textural characteristics of the adsorbents were investigated. The effects of adsorption parameters, including pH, adsorbent dosage, temperature, interfering ions and contact time were investigated. The results showed that the magnetic biochar exhibited high sorption capacity, excellent dispersion and convenient separation after spent. The relationship between the MB and the pollutant (Ni2+) was established to follow Langmuir model, described well by pseudo-second-order kinetic and intraparticle diffusion played an important role in the sorption process. 27.8 mg/g was obtained as the maximum nickel uptake. The values of thermodynamic parameters revealed that the sorption process depended on the temperature of the medium, was spontaneous and endothermic in nature. Lastly, the magnetic biochar was regenerated via a simple technique and reuse with no significant loss in activity, suggesting that MB is technically and economically efficient. Keywords: Magnetic biochar, palm seed powder; nickel (II) ions, adsorption

Öz: Burada, palmiye tohumlarından oluşan biyokütle atıkların, manyetik olarak duyarlı adsorban hazırlanmasında uygun bir ön madde olarak kullanılma olasılığı araştırılmıştır. Manyetik biyokömür (MB), demir oksit (Fe3O4) partiküllerinin varlığında işlenmemiş palmiye tohumlarından hazırlanmış ve nikelin adsorpsiyonu için kullanılmıştır. Adsorpsiyon maddelerinin ısıl bozunma prosesleri termogravimetrik analiz ile belirlenmiştir. Adsorbanların fiziksel yapısı ve dokusal özellikleri araştırılmıştır. Adsorpsiyon dozu, sıcaklık, karışan iyonlar ve temas süresi gibi adsorpsiyon parametrelerinin etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar manyetik biokömürün, yüksek sorplama kapasitesine, mükemmel dispersiyona ve uygulama sonrası kolay ayrılabilme özelliğine sahip olduğunu göstermektedir. MB ve kirletici (Ni2+) arasındaki ilişki yalancı-ikinci dereceden kinetik ve intrapartikül difüzyonun sorpsiyon sürecinde önemli bir rol oynadığı Langmuir modelini izleğini göstermiştir. Maksimum nikel tutumu 27.8 mg/g olarak belirlendi. Termodinamik parametrelerin değerleri, sorpsiyon işleminin ortam sıcaklığına bağlı olarak, kendiliğinden ve endotermik olduğunu ortaya koymuştur. Son olarak, manyetik biokömürün basit bir teknikle rejenere edilmesi ve etkinliğinde önemli bir kayıp olmaksızın yeniden kullanımı, MB'nin teknik ve ekonomik açıdan verimli olduğunu düşündürmektedir. Anahtar Kelimeler: Manyetik biokömür, palmiye tohum tozu; Nikel (II) iyonları, adsorpsiyon