مدل سازي انتقال جرم فرايند جذب سطحي كادميوم با كربن فعال سنتز شده از تفاله انگور

Mass Transfer Modeling for Cadmium Adsorption onto Activated Carbon Produced from Grape Waste

امروزه، جداسازي آلاينده گوناگون از جمله فلزهاي سنگين از پساب هاي صنعتي بسيار مورد توجه است. از جمله روش هاي جداسازي روش جذب سطحي مي باشد كه در سال هاي اخير توجه بسياري را به خود جلب كرده است. در اين مطالعه جداسازي فلز سمي كادميوم از محلول هاي آبي با استفاده از جذب سطحي بر روي كربن فعال بررسي شد و فرايند انتقال جرم توسط يك مدل رياضي مدل سازي شد. كربن فعال استفاده شده از فعال سازي شيميايي تفاله انگور به دست آمد و به منظور شناسايي ويژگي هاي آن، آناليزهاي شناسايي BET، FT-IR و SEM انجام شد. اثر پارامترهاي عملياتي فرايند، از جمله pH محلول، مدت زمان تماس، غلظت اوليه كادميوم و دما بررسي شد. نتيجه ها نشان داد كه فرايند جذب تك لايه است و بيش ترين ظرفيت جذب كربن فعال توليد شده 142 ميلي گرم كادميوم در هر گرم كربن مي باشد. به منظور تعيين پارامترهاي انتقال جرم، يك مدل رياضي ارايه شد و با حل اين مدل، ضريب هاي انتقال جرم براي انتقال يون هاي كادميوم از محلول تا جذب بر روي سطح كربن فعال محاسبه شدند. آناليز حساسيت پارامترهاي انتقال جرم نشان از اهميت بيش تر مرحله هاي انتقال جرم بيروني و نفوذ روزنه اي در جذب سطحي دارد. هم چنين فرايند احيا و استفاده دوباره جاذب نيز بررسي شد.

Today, the separation of various pollutants including heavy metals from industrial wastes is very important. One of the separation methods is adsorption that has attracted great attention in recent years. In this research, cadmium separation from aqueous solution using adsorption onto activated carbon was investigated and mass transfer performed is modeled using a mathematic model. Activated carbon was produced by the chemical activation of grape stalks waste. Identification methods including BET, FT-IR, and SEM were applied to characterize the produced carbon. The effects of process parameters including solution pH, contact time, initial concentration of cadmium, and temperature were evaluated. Results indicated that the adsorption process is a monolayer process and the adsorption capacity of prepared activated carbon was 142 mg/L. In order to determine the mass transfer parameters, a mat hematical model was presented and the mass transfer coefficients to transfer cadmium ions from the bulk solution to adsorbing onto activated carbon surface were calculated by solving this model. The sensitivity analysis showed that the external mass transfer diffusion and pore diffusion are more important steps. Also, the regeneration and reusability of adsorbent were investigated.