Adsorption envelopes for arsenic and cadmium versus variable ph values on soil, goethite and zerovalent iron

Other Title(s)

مظاريف الإدمصاص للزرنيخ و الكادميوم مقابل قيم متغيرة من الرقم الهيدروجينى على التربة والجيوثايت والزيروفالنت أيرن

Joint Authors

Abd al-Halim, Ali Muhammad Ahmad
al-Sayyid, Mustafa H.
al-Tuhami, Sayyid H.

Source

Fayoum Journal of Agricultural Research and Development

Issue

Vol. 22, Issue 2 (31 Jul. 2008), pp.220-231, 12 p.

Publisher

Fayoum University Faculty of Agriculture

Publication Date

2008-07-31

Country of Publication

Egypt

No. of Pages

12

Main Subjects

Chemistry

Topics

Abstract AR

الزرنيخ و الكادميوم من أهم العناصر المسببة للسرطان في الإنسان, لذا فإن معرفة حركيات التفاعل لهما عند تداخل المحاليل مع المواد الصلبة مقابل قيم متغيرة من الـph يعتبر في غاية الأهمية لتفهم عمليات الإدمصاص و الانطلاق على أسطح التبادل و التي تتحكم في ذوبانية العنصرين و تركيزاتهما في نظام تربة–ماء.

و من ثم فإن الهدف من هذه الدراسة هو استبيان مدى تأثير التغير في قيمPH ما بين 3-12 على إدمصاص الزرنيخ و الكادميوم على أسطح كل من التربة و الجيوثايت و الزيروفالنت أيرن, و ذلك من خلال إجراء عدة تجارب معملية محكمة الأداء.

و تشير النتائج المتحصل عليها إلى أن أعلى قيمة للزرنيخ المدمص كزرنيخات (59.5 ميكرواغرام زرنيخ / جم تربة) على حبيبات التربة كانت عند ph5, ثم تميل إلى التناقض التدريجي مع الزيادة في قيم الـh عن 5, بينما سجلت أقل قيمة للزرنيخ المدمص(6.4 % من الزرنيخ الكلى) على التربة عند ph12.

و بالنسبة لإدمصاص الكادميوم على أسطح حبيبات التربة, فقد سلك اتجاه عكسي للزرنيخ, حيث زادت قيمة المدمصة مع زيادة قيم الـph, حيث سجل.

أقصى إدمصاص للكادميوم (98ميكروجرام / جم تربة ≈40 % من الكمية الكلية للكادميوم المضاف) عند ph7.

أما بالنسبة للإدمصاص على الجيوثايت, فإن مظاريف بالنسبة للزرنيخات عند التركيز الأساسي (10 ميكروجرام لكل ملليلتر) تشير إلى اقتراب نسبة الإدمصاص من 100 % من الكمية المضافة من الزرنيخ عند مدى من قيم الـph تتراوح ما بين 3-4, و مع زيادة ن قيم الـph عن 4 فإن إدمصاص الزرنيخ يقل بشدة حتى وصل إلى 30 % من الكمية المضافة عند ph12, و في هذا الخصوص فإن إدمصاص الزرنيخات يقل خطيا من 31119 ميكروجرام/جم جيوثايت عند ph4 إلى 938 ميكوجرام / جم عند ph12, و يعزى انخفاض الزرنيخات المدمصة عند قيم الـph المرتفعة إلى زيادة مضادة ما بين الشحنة السالبة الكبيرة للزرنيخات و تلك المتواجدة على أسطح الجيوثايت.

وبالنسبة لإدمصاص الكادميوم, فإن قيمه المدمصة أظهرت اتجاها معاكسا لسلوك الزرنيخات, حيث تزايدت الكمية المدمصة من الكادميوم بزيادة قيم الـ ph , قد سجلت أعلى قيمة للكادميوم المدمص (3.99 ميكورجرام / جم جيوثايت ≈ 49 % من الكمية الكلية من الكادميوم المضاف) عند ,ph7 مع ثبات تقريبي للقيم المدمصة من الكادميوم ما بعد ph7.

أما بالنسبة (10 ميكوجرام زرنيخ / جم برادة حديد) تشير إلى أن القيمة المدمصة من الزرنيخات تقترب من 100 % من الكمية الكلية الزرنيخات على التناقض بشدة حيث وصلت غلى 16 % من أقصى إدمصاص عند ,ph12 مصحوبا باحتجاز كمية كبيرة من الزرنيخات عند أقل قيم من للـ ph.

توضح مظاريف الإدمصاص أن اقصى إدمصاص للزرنيخات قد تم عند مدى من قيم الـph عن 4, و مثل هذا الانخفاض يتفق تقريبا مع ثبات التحلل الثاني pka,) (6.5 للزرنيخات.

و قد لوحظ تناقض في إدمصاص الزرنيخات في صورة خطية من 24960 ميكوجرام : جم برادة حديد عند ph4 لتصل إلى 4160 ميكروجرام / جم عند ph11, و قد سجلت أعلى قيمة لإدمصاص الكادميوم (24973 ميكوجرام / جم برادة حديد ≈ 99 % من الكمية الكلية من الكادميوم المضاف) عند ph7, مع اتجاه ثابت تقريبا لقيمها عند زيادة قيم ph عن ذلك.

Abstract EN

Due to arsenic (As) and cadmium (Cd) are considered of human carcinogenic elements, hence a knowledge about their reaction kinetics at the solid-liquid interface under variable pH values is extremely important for understanding the adsorption / desorption processes which controlling As and / or Cd soil-water system.

Thus, the objective of this study was to identify adsorption envelopes for as (as arsenate) and Cd versus variable pH values (3-12) on soil (calcareous in nature), synthetic goethite (colloidal system of iron hydroxide) and zerovalent iron (fine powder of iron metal).

Therefore, series of well-controlled laboratory experiments were carried out on the adsorption / desorption processes for as and Cd to achieve the previous objective.

The obtained data show that the greatest as adsorption by soil (59.5 µg as g-1 soil) was recorded at pH 5, and then it was tended to gradually decrease with increasing the pH value more than 5.

The lowest value of as adsorbed by soil (16.5 µg As g-1 soil? 6.4 % of total added As) was occurred at pH 12.

Adsorption of Cd showed an opposite trend to as, where its adsorbed percent tended to increase with increasing the pH values.

The greatest Cd adsorption (98 µg Cd g-1 soil? 40 % of total added Cd) was noticed at pH 7, with a constant trend for its adsorbed values with increasing pH value more than 7.

On goethite, the adsorption envelopes for As as arsenate at the initial solution concentration equivalent to 10 µg As mL-1 indicated an adsorption of nearly 100 % of total As added in a range of 3-4 for the pH value.

With increasing the pH value > 4, as adsorbed tended to decline sharply to be 30 % of the total as added at the pH value of 12.

In this respect, as adsorption on goethite decreased almost linearly from 3119 µg as g-1 goethite at pH 4 to 938 µg as g-1 goethite at pH 11.

Lowering the as adsorption at the high pH values is attributable to an increase repulsion between the more negatively arsenate species and negatively charged surface sites.

Adsorption of Cd showed an opposite trend to as its adsorbed values increased with increasing the pH value.

However, the greatest value of adsorbed Cd (3099 µg Cd g-1 goethite? 49 % of total Cd added) was noticed at pH 7, then a constant trend for Cd values with increasing the pH more than 7.

As for zerovalent iron (ZVI), the adsorption envelopes for as arsenate at the initial solution concentration equivalent to 10 µg As mL-1 indicated an adsorbed As value of nearly 100 % of total As added in a range of 3-4 for the pH value.

With increasing the pH value more than 4, as adsorption tended to decline sharply to be 16 % of the maximum adsorption of as at pH 12, however, lowering the pH value was associated with a large amount of As retained.

The adsorption envelopes exhibited broad adsorption maxima for as at the pH range of 3-4, which was followed by a gradual decline with increasing the pH value more than 4.

Such decrease coincided approximately with the second pka (6.9) of H3AsO4.

As adsorption decreased linearly from almost 24960 µg as g-1ZVI at pH 4 to 4160 µg as g-1 ZVI at pH11.

The highest Cd adsorption was noticed at pH 7 with a constant trend for its values with increasing the pH value more than 7.

The greatest value of adsorbed Cd was 24973µg Cd g-1 ZVI, which corresponding a percent of 99 % of total Cd added.

American Psychological Association (APA)

Abd al-Halim, Ali Muhammad Ahmad& al-Sayyid, Mustafa H.& al-Tuhami, Sayyid H.. 2008. Adsorption envelopes for arsenic and cadmium versus variable ph values on soil, goethite and zerovalent iron. Fayoum Journal of Agricultural Research and Development،Vol. 22, no. 2, pp.220-231.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-30485

Modern Language Association (MLA)

Abd al-Halim, Ali Muhammad Ahmad…[et al.]. Adsorption envelopes for arsenic and cadmium versus variable ph values on soil, goethite and zerovalent iron. Fayoum Journal of Agricultural Research and Development Vol. 22, no. 2 (Jul. 2008), pp.220-231.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-30485

American Medical Association (AMA)

Abd al-Halim, Ali Muhammad Ahmad& al-Sayyid, Mustafa H.& al-Tuhami, Sayyid H.. Adsorption envelopes for arsenic and cadmium versus variable ph values on soil, goethite and zerovalent iron. Fayoum Journal of Agricultural Research and Development. 2008. Vol. 22, no. 2, pp.220-231.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-30485

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 229-230

Record ID

BIM-30485