Adsorption of Ni(II) Ions From Aqueous Solutions Onto Magnetic- Poly(Divinylbenzene-Co-Vinylimidazole) Microbeads: Physicochemical Studies

Abstract

A modified suspension polymerization was used for the preparation of the mesoporous magnetic-poly(divinylbenzene-co-vinylimidazole) (m-poly(DVB-VIM)) microbeads in size 53-212 μm of average diameter. The specific surface area and the DVB/VIM mol ratio of the microspheres were determined as 29.47 m²/g and 1:4 mol/mol with Fe₃O₄, respectively. The physicochemical studies of adsorption of Ni(II) ions from aqueous solutions such as pH, initial concentration, amount of mesoporous m-poly(DVB-VIM) microbeads, contact time, and temperature onto the m-poly(DVB-VIM) microspheres were carried out. The maximum adsorption capacities of the m-poly(DVB-VIM) microspheres towards Ni(II) ions were determined as 13.51, 20.14, 21.00 and 23.62 mg/g at 277 K, 298 K, 318 K, and 338 K, respectively. The dynamic and equilibrium adsorption behaviours of the system were adequately described by the pseudo-second-order kinetic and the Langmuir isotherm models, respectively. Various thermodynamic parameters, such as the Gibbs’ free energy change (∆G°), the standard enthalpy change (∆H°) and the standard entropy change (∆S°) were also determined. Morever, after use in the adsorption, the m-poly(DVB-VIM) microbeads with paramagnetic property was separated from the via the applied magnetic force. These results indicate that the material studied could be used as a purifier for the removal of Ni(II) ions from water and wastewater under magnetic field.

Ortalama çapı 53-212 μm olan mezogözenekli manyetik-poli(divinilbenzen-ko-vinilimidazol) (m- poli(DVB-VIM)) mikrokürelerinin hazırlanması için modifiye süspansiyon polimerizasyonu kullanıldı. Mikrokürelerin spesifik yüzey alanı 29.47 m²g⁻¹ ve Fe₃O₄ ilavesiyle birlikte, DVB/VIM mol oranı 4:1 mol/mol olarak belirlendi. Fizikokimyasal çalışmalar m-poli (DVB-VIM) mikroküreleri üzerine pH, başlangıç konsantrasyonu, mikroküre miktarı, temas süresi ve sıcaklık gibi parametrelerle incelendi. m-poli(DVB-VIM) mikrokürelerinin Ni(II) iyonlarına karşı maksimum adsorpsiyon kapasitesi 277 K, 298 K, 318 K ve 338 K’de sırasıyla 13.51, 20.14, 21.00 ve 23.62 mg.g⁻¹ olarak belirlendi. Sistemin dinamik ve denge adsorpsiyon davranışları sırasıyla yalancı ikinci derece model ve Langmuir izoterm modeliyle açıklandı. Gibbs serbest enerji değişimi (∆G°), standart entalpi değişimi (∆H°) ve standart entropi değişimi (∆S°) gibi termodinamik parametreler belirlendi. Ayrıca adsorpsiyonda kullanımdan sonra, paramanyetik özellikli m-poli (DVB-VIM) mikroküreleri uygulanan manyetik kuvvet yardımıyla ayrıldı. Bu sonuçlar, çalışılan malzemenin manyetik alan altında su ve atık sulardan Ni(II) iyonlarının uzaklaştırılması için kullanılabilir olduğunu gösterdi.