Skip to main content
SUPERVISOR
Majid Afyuni,Amir Taebi Harandi
مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور) امیر تائبی هرندی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arash Taktkouseh
آرش تخت کوسه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Evaluation of Mineral Wastes as Adsorbent of Lead from Aqueous Solutions
Removing or decreasing Lead concentration of wastewater to the permitted levels before discharging to the environment is important because its bioaccumulation and non-biodegradation. Removal of metal ions from wastewaters has been performed by chemical precipitation, membrane filtration, ion exchange, reverse osmosis, evaporation, electrolysis and adsorption processes. The best treatment choice among these methods depends on heavy metal concentration in the wastewater and treatment costs. Adsorption is widely used for removal of heavy metals from wastewater because of its simplicity and low cost. Many natural and synthetic adsorbents are used for this method. Recently, natural adsorbents have gained importance, and the choice of these materials depends on their availability, cost and adsorption capacity. In this study, removal of Pb(II) from aqueous solutions by adsorption onto dolomite, travertine, blast furnace slag(BFS) and activated carbon(AC) was investigated as a function of initial metal concentration (in the range of 5-100mg/L), initial pH (in the range of 2-6.5), stirring speed (in the range of 50-200 rpm) and adsorbent dosage (in the range of 1-10g/L) in a batch system. The optimum conditions were found by Taguchi approach. The results show that the equilibrium time for dolomite and travertine is 4hr, in BFS is 2hr and for AC is 1hr. Also, sorption data of metals are described by Langmuir, Freundlich and BET models and the equilibrium process is described well by the Freundlich isotherm model. The maximum removal of lead obtained from batch studies was more than 99.8% for BFS (initial concentration: 25mg/L, initial pH: 6.5, stirring speed: 50rpm and adsorbent dosage: 7g/L), 99.9% for dolomite (initial concentration: 25mg/L, initial pH: 6.5, stirring speed: 100rpm and adsorbent dosage: 7g/L) and travertine (initial concentration: 50mg/L, initial pH: 6.5, stirring speed: 100rpm and adsorbent dosage: 4g/L) and ) and 99.7% for AC (initial concentration: 50mg/L, initial pH: 6.5, stirring speed: 100rpm and adsorbent dosage: 10g/L). All of experimental factors was statistically significant on Pb(II) removal for dolomite, travertine and AC, while stirring speed was not statistically significant for BFS. Overall, it can be concluded that the dolomite and travertine and BFS perform well for the removal of Pb(II) ions from wastewaters as a low cost adsorbent.
کاهش سطح غلظت سرب در منابع آب به‌دلیل غیر قابل تجزیه‌بودن و زیست‌تجمع‌پذیری آن امری ضروری است. روش‌های تصفیه متعددی مانند ترسیب شیمیایی، تبادل یونی، فیلتراسیون غشایی، الکترولیز، شناورسازی، اسمز‌معکوس و جذب برای تصفیه آب‌های آلوده به سرب مورد استفاده قرار می‌گیرد که انتخاب بهترین گزینه به غلظت فلز در آب و هزینه‌های تصفیه بستگی دارد. استفاده از جاذب‌ها، به دلایل اقتصادی و سهولت در بهره‌برداری، یکی از گزینه‌های مناسب برای کاهش فلزات سنگین آب است. برای اقتصادی‌تر نمودن فرآیند جذب، امروزه توجه به گزینه‌های طبیعی ارزان ‌قیمت معطوف شده است. این جاذب‌ها به‌طورکلی شامل ضایعات و محصولات جانبی صنایع، مواد طبیعی و جاذب‌های با منشا کشاورزی می‌باشند. هدف اصلی این تحقیق مطالعه عملکرد ضایعات معدنی به‌عنوان جاذب برای فلزات سنگین بود. در این راستا دولومیت و تراورتن ناشی از ضایعات صنایع سنگ و سرباره کوره بلند به عنوان یک جاذب ارزان قیمت معدنی برای حذف سرب استفاده شد. به‌منظور بهینه‌سازی و بررسی عوامل مختلف بر روی میزان جذب، چهار عامل اصلی: غلظت اولیه یون سرب(در محدوده 5 تا mg/L100)، pH اولیه محلول(در محدوده 2 تا 5/6)، سرعت اختلاط(در محدوده 50 تا rpm100) و دز جاذب اضافه شده(در محدوده 1 تا g/L10) در راکتور ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. به جهت کاهش تعداد آزمایش‌های مورد نیاز و صرفه‌جویی در هزینه و زمان و فراهم آوردن بررسی سهم هریک از عوامل مذکور از روش طراحی آزمایش‌های تاگوچی استفاده شد و با استفاده از این روش و با کاربرد آرایه متعامد L 16 شرایط بهینه برای حذف سرب تعیین شد. نتایج کلی بدست آمده از آزمایش‌ها نشان داد که زمان تعادل برای دولومیت 240 دقیقه، برای تراورتن در pHهای پایین 240 دقیقه و در pHهای بالاتر 60 دقیقه، برای سرباره کوره بلند 120 دقیقه و برای کربن‌فعال در pHهای پایین حدود 60 دقیقه و در pHهای بالا 15 دقیقه است. ایزوترم جذب فروندلیچ بهترین توصیف کننده فرآیند جذب در حالت تعادل برای جاذب‌های استفاده شده است. در شرایط بهینه، کارایی حذف سرب برای دولومیت(غلظت اولیه mg/L25، pH اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm100 و دز جاذب g/L7) بیش از %9/99؛ برای تراورتن(غلظت اولیه mg/L50، pH اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm100 و دز جاذب g/L4) بیش از %9/99؛ برای سرباره کوره بلند(غلظت اولیه mg/L25، pH اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm50 و دز جاذب g/L7) بیش از %8/99 و برای کربن‌فعال(غلظت اولیه mg/L50، pH اولیه 5/6، سرعت اختلاط rpm100 و دز جاذب g/L10) بیش از %7/99 به‌دست آمد که نشان‌دهنده کارایی بالای این مواد استفاده شده در حذف سرب در مقایسه با کربن‌فعال است. با توجه به نتایج به‌دست آمده از آنالیز واریانس برای دولومیت، تراورتن و کربن‌فعال، تمام عوامل(متغیرهای) مورد مطالعه در کارایی حذف سرب معنادار هستند. ولی برای سرباره کوره بلند، دز جاذب اضافه شده اثر معناداری بر کارایی حذف سرب ندارد. به عنوان نتیجه کلی تحقیق، با کارایی جذب، می‌توان چنین اظهار داشت که ضایعات مورد استفاده در این تحقیق قادر به حذف و یا کاهش غلظت سرب از محیط‌های آبی می‌باشند و می‌توانند به عنوان گزینه‌ای ارزان، به‌جای جاذب‌های متداول مثل کربن‌فعال، در تصفیه آب‌های آلوده به سرب مورد استفاده قرار گیرند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی