Modelling equilibrium data for manganese(II) sorption onto manganese dioxide modified chalcedonite using the non-linear regression method

Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW
Land Reclamation No 43 (2), 2011: 155–163
(Ann. Warsaw Univ. of Life Sci. – SGGW, Land Reclam. 43 (2), 2011)

Modelling equilibrium data for manganese(II) sorption onto manganese dioxide modified chalcedonite using the non-linear regression method

MAGDALENA M. MICHEL, LIDIA KIEDRYŃSKA
Department of Civil Engineering, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

Abstract: Manganese dioxide is characterized by the acidic type of surface and high value of negative surface charge. It shows sorption and oxidation properties to such pollutants as heavy metals, radionuclides, arsenate(III), iodide. In the water conditioning technology it is used to modify various materials, including chalcedonite, which was the subject of the research presented in this paper. The manganese(II) equilibrium sorption was modeled using the non-linear regression method and basing on the Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson as well as pseudo-Langmuir isotherm equations. The determination of the isotherm equations parameters was run in two ways: by the minimization of the sum of the squared errors (SSE) as well as the minimization of the average relative error (ARE). The experimental data was best described in the Langmuir’s isotherm equation, with the determination coefficient r2 = 0.916. The calculated parameters of the equation equaled: qm = 1.07 mg/g and b = 1.55 L//mg. The three-parameter equations of Redlich-Peterson and pseudo-Langmuir, assuming the possibility of multilayer sorption, came down to the Langmuir’s equation. It serves as proof of monolayer sorption of manganese(II) onto manganese dioxide modifi ed chalcedonite.

Key words: sorption, manganese, manganese dioxide, modified chalcedonite, the non-linear regression method

Streszczenie: Modelowanie sorpcji manganu(II) na chalcedonicie modyfikowanym tlenkiem manganu(IV) metodą regresji nieliniowej. Tlenek manganu(IV) charakteryzuje się powierzchnią o charakterze kwasowym i wysokiej wartości ujemnego ładunku powierzchniowego. Posiada właściwości sorpcyjne i oksydacyjne w stosunku do takich zanieczyszczeń, jak metale ciężkie, radionuklidy, arsenian(III), chromian(III). W technologii uzdatniania wody jest stosowany jako pokrycie złóż odmanganiających. Tlenek manganu(IV) jest stosowany do modyfikacji różnych materiałów, w tym chalcedonitu, który był przedmiotem badań prezentowanych w tej pracy. Sorpcja równowagowa manganu(II) była modelowana metodą regresji nieliniowej przy użyciu równań izoterm Langmuira, Freundlicha, Redlicha-Petersona oraz pseudo-Langmuira. Wyznaczanie parametrów równań izoterm prowadzono dwoma sposobami: poprzez minimalizację sumy kwadratów błędów bezwzględnych oraz minimalizację średniego błędu względnego. Dane eksperymentalne były najlepiej opisywane przez równanie izotermy Langmuira, przy współczynniku determinacji r2 = 0,916. Obliczone parametry równania wynosiły: qm = 1,07 mg/g i b = 1,55 L/mg. Trójparametrowe równania Redlicha-Petersona i pseudo-Langmuira, zakładające możliwość sorpcji wielowarstwowej, sprowadzały się do równania Langmuira. Potwierdza to monowarstwową sorpcję manganu(II) na chalcedonicie modyfikowanym tlenkiem manganu(IV).

Please use the following format to cite the selected article:
MICHEL M.M., KIEDRYŃSKA L. 2011. Modelling equilibrium data for manganese(II) sorption onto manganese dioxide. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Land Reclamation 43: 155–163

Authors’ address:
Magdalena M. Michel, Lidia Kiedryńska
Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
Katedra Inżynierii Budowlanej
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
ul. Nowoursynowska 159
02-776 Warszawa
e-mail: magdalena_michel@sggw.pl
lidia_kiedrynska@sggw.pl
MICHEL M.M., KIEDRYŃSKA L. 2011. Modelling equilibrium data for manganese(II) sorption onto manganese dioxide

 

10.2478/v10060-011-0051-3