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

• Published in: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Land reclamation Vol. 43; no. 2; pp. 155 - 163
• Main Authors: Michel, Magdalena, Kiedryńska, Lidia
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Versita 01.01.2011
• Subjects: arsenates; chalcedonit modyfikowany; equations; heavy metals; iodides; Isotherms; Langmuir-Blodgett films; mangan; manganese; Manganese dioxide; Mathematical analysis; Mathematical models; metoda regresji nieliniowej; modified chalcedonite; Nonlinearity; oxidation; pollutants; radionuclides; Regression; regression analysis; sorpcja; Sorption; the non-linear regression method; tlenek manganu(IV)
• ISSN: 1898-8857; 2081-9617; 2081-9617
• DOI: 10.2478/v10060-011-0051-3

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 modified chalcedonite. 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).