Performance of Mg/Al and Zn/Al Hydroxide Double Lamellar-Bentonite for Removal of Anionic Azo Dye from Aqueous Solution
Résumé
This paper presents the preparation and characterization of bentonite coated with hydroxide double lamellar Mg/Al-bentonite and Zn/Al-bentonite as a potential adsorbent material. The coating process involved co-precipitation of mixed metal nitrate solution (Mg-Al) or (Zn-Al), followed by immersion of bentonite (B-Na+) dispersion. The structures and morphologies of the coated bentonites were characterized using XRD, FTIR, BET, and SEM analysis. The results of the BET analysis indicate that Mg/Al-bentonite and Zn/Al-bentonite have larger surface areas and pore volumes compared to bentonite alone. Specifically, the surface area of Mg/Al-bentonite is 209.25 m2/g with a pore volume of 0.423 cm3/g, while Zn/Al-bentonite has a surface area of 175.95 m2/g and a pore volume of 0.313 cm3/g. In contrast, the surface area and pore volume of bentonite alone are 110.43 m2/g and 0.132 cm3/g, respectively. The Mg/Al-bentonite reaches 85% uptake within 3 h (equivalent to 724.20 mg/g at 25 °C and pH 7), achieving rapid equilibrium. In contrast, the Zn/Al-bentonite achieves a maximum adsorption of 74% within 5 h under identical pH and temperature conditions, corresponding to 650.34 mg/g. The error function values, including the correlation coefficient R2, chi-square test χ2, and residual sum of squares RSS, were calculated to evaluate both kinetic and isotherm models. The kinetic adsorption data agreed well with a pseudo-second-order model. The adsorption process followed the Sips isotherm model, and the monolayer adsorption capacity of Mg/Al-bent and Zn/Al-bent composites was 872.41 (R2 = 0.974) and 678.45 mg/g (R2 = 0.983), respectively. The thermodynamic analysis of the adsorption process revealed that it occurred spontaneously with an endothermic characteristic. The parameters ΔS, ΔH, and ΔG were used to determine this.
Cet article présente la préparation et la caractérisation de la bentonite recouverte d'hydroxyde double lamellaire Mg/Al-bentonite et Zn/Al-bentonite en tant que matériau adsorbant potentiel. Le processus d'enrobage implique la co-précipitation d'une solution de nitrate métallique mixte (Mg-Al) ou (Zn-Al), suivie de l'immersion d'une dispersion de bentonite (B-Na+). Les structures et les morphologies des bentonites enrobées ont été caractérisées à l'aide d'analyses XRD, FTIR, BET et SEM. Les résultats de l'analyse BET indiquent que la bentonite Mg/Al et la bentonite Zn/Al ont des surfaces et des volumes de pores plus importants que la bentonite seule. Plus précisément, la surface de la bentonite Mg/Al est de 209,25 m2/g avec un volume de pore de 0,423 cm3/g, tandis que la bentonite Zn/Al a une surface de 175,95 m2/g et un volume de pore de 0,313 cm3/g. En revanche, la surface et le volume des pores de la bentonite seule sont respectivement de 110,43 m2/g et de 0,132 cm3/g. La bentonite Mg/Al atteint 85 % d'absorption en 3 h (équivalent à 724,20 mg/g à 25 °C et pH 7), réalisant ainsi un équilibre rapide. En revanche, la bentonite Zn/Al atteint une adsorption maximale de 74 % en 5 h dans des conditions de pH et de température identiques, ce qui correspond à 650,34 mg/g. Les valeurs de la fonction d'erreur, y compris le coefficient de corrélation R2, le test du chi-deux χ2 et la somme résiduelle des carrés RSS, ont été calculées pour évaluer les modèles cinétiques et isothermes. Les données cinétiques d'adsorption correspondent bien à un modèle du pseudo-second ordre. Le processus d'adsorption a suivi le modèle isotherme de Sips, et la capacité d'adsorption monocouche des composites Mg/Al-bent et Zn/Al-bent était respectivement de 872,41 (R2 = 0,974) et 678,45 mg/g (R2 = 0,983). L'analyse thermodynamique du processus d'adsorption a révélé qu'il se produisait spontanément avec une caractéristique endothermique. Les paramètres ΔS, ΔH et ΔG ont été utilisés pour le déterminer.
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