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Removal of strontium and barium from aqueous solutions by adsorption onto expanded perlite

Authors

  • Meisam Torab-Mostaedi,

    Corresponding author
    1. Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O. Box 11365-8486, Tehran, Iran
    • End of North karegar Avenue, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O. Box 11365-8486, Trhran, Iran.
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  • Ahad Ghaemi,

    1. Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O. Box 11365-8486, Tehran, Iran
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  • Hamid Ghassabzadeh,

    1. Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box 14115-143, Tehran, Iran
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  • Mohammad Ghannadi-Maragheh

    1. Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O. Box 11365-8486, Tehran, Iran
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Abstract

The adsorption of strontium and barium from aqueous solution onto expanded perlite (EP) has been investigated as a function of pH, contact time, adsorbent dosage, and temperature. Sorption experiments indicated that the sorption capacity was dependent on operating variables and the process was strongly pH-dependent. Equilibrium isotherm data were analysed using Langmuir, Freundlich, and Dubinin–Radushkevich isotherm models. The adsorption was well described by Langmuir isotherm model. The maximum adsorption capacity was found to be 1.14 and 2.486 mg/g for Sr (II) and Ba (II) from the Langmuir isotherm model at 20°C, respectively. Two simplified kinetic models viz. pseudo-first-order and pseudo-second-order models were tested to describe the adsorption process. The kinetic data indicated that adsorption fitted well with the pseudo-second-order kinetic model. Using the equilibrium constant value obtained at four (20, 30, 40, and 50°C) different temperatures, the thermodynamic parameters of the adsorption (ΔG°, ΔH°, and ΔS°) were also determined. The results showed that the adsorption of Sr (II) and Ba (II) ions on EP was exothermic and spontaneous.

Abstract

On a étudié l'adsorption du strontium et du baryum d'une solution aqueuse sur perlite expansée en utilisant comme variables le pH, le temps de contact, la dose d'adsorbant et la température. Les expérimentations de sorption ont indiqué que la capacité de sorption dépendait des variables opératoires et que le processus dépendait fortement du pH. Les données isothermes d'équilibre ont été analysées avec les modèles isothermes de Langmuir, de Freundlich et de Dubinin-Radushkevich. L'adsorption était bien décrite par le modèle isotherme de Langmuir. La capacité maximale d'adsorption était de 1,14 et 2,486 mg/g pour Sr (II) et Ba (II), à partir du modèle isotherme de Langmuir, à 20°C, respectivement. Deux modèles cinétiques simplifiés par rapport à des modèles de pseudo-premier ordre et de pseudo-second ordre ont été testés pour décrire le processus d'adsorption. Les données cinétiques indiquaient que l'adsorption correspondait bien au modèle cinétique de pseudo-second ordre. En utilisant la constante d'équilibre obtenue pour quatre températures différentes (20°C, 30°C, 40°C et 50°C), les paramètres thermodynamiques de l'adsorption (ΔG°, ΔH° et ΔS°) ont également été déterminés. Les résultats ont montré que l'adsorption des ions Sr (II) et Ba (II) sur perlite expansée était exothermique et spontanée.

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