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Optimization by response surface methodology (RSM) for toluene adsorption onto prepared acid activated clay

Authors


Abstract

Adsorption of toluene onto acid activated clay was carried out. Modified clay was prepared by acid attack (H2SO4) on raw material. Response surface methodology based on a 2-level, 4-variables central composite orthogonal design was used to evaluate the effects of important parameters on the adsorption of toluene on to activated clay. Temperature (53.8–96.2°C), contact time (0.57–6.93 h), mass ratio of liquid/solid (3.38–7.62) and strength of acid (7.75–57.24%) were chosen as process variables for the optimization. Of these parameters, temperature reaction and time had greater impact on toluene adsorption than did the other parameters. Analysis of variance (ANOVA) shows a good agreement between theoretical analysis and experimental data. The validity of model is verified by an experiment at the optimum conditions. The optimum conditions for the maximum adsorption of toluene onto activated clay are: temperature of 96.2°C, a contact time of 6.93 h, a liquid/solid ratio of 5.98 and strength of acid of 32.94%. Since the predicted values and the actual experimental value obtained for the maximum adsorption of toluene are within 95% confidence intervals, the final model is considered valid and has satisfactory predictive ability.

Abstract

L'adsorption du toluène sur l'argile activée par l'acide est réalisée. L'argile modifiée a été préparée par attaque acide (H2SO4) de la matière première. On a eu recours à la méthodologie de surface de réponse basée sur un plan d'expériences orthogonal composite centré à 2 niveaux et 4 variables afin d'évaluer les effets des paramètres importants pour l'adsorption du toluène sur l'argile activée. La température (53,8°C–96,2°C), le temps de contact (0,57–6,93 h), le rapport massique liquide/solide (3,38–7,62) et la force de l'acide (7,75–57,24%) ont été choisis comme variables de procédé pour l'optimisation. Parmi ces paramètres, le temps de contact et la température ont le plus grand impact sur l'adsorption du toluène. L'analyse de la variance (ANOVA) montre un bon accord avec l'analyse théorique et les données expérimentales. La validité du modèle est vérifiée par une expérience dans les conditions optimales. Les conditions optimales pour l'adsorption du toluène sur l'argile activée sont: la température de 96,2°C, le temps de contact de 6,93 h, le rapport liquide/solide de 5,98 et la force de l'acide de 32,94%. Étant donné que la valeur prédictée et la valeur expérimentale réelle obtenue par l'adsorption maximale du toluène se trouvent dans un intervalle de confiance de 95%, le modèle final est considéré comme valide et possède une capacité de prédiction satisfaisante.

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