Skip to main content
SUPERVISOR
Majid Sartaj
مجید سرتاج (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farid Koleyni
فرید کلینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Evaluation of Rice Agricultural waste for Cadmium and Nickel Removal from Aqueous solutions
Reducing cadmium and nickel concentrations in water resources to acceptable is necessary due to their long lasting existence and bioaccumulation in the environment. Available treatment methods for cadmium and nickel removal from water resources include chemical precipitation, electrolysis, membrane filtration, reverse osmosis, distillation, ion exchange, evaporation and adsorption. The selection of the best treatment method depends on concentrations and treatment costs. Considering economical considerations, adsorption is one of the most viable existing treatment method. In addition, there has been an increasing interest in application of low cost and natural adsorbents including industrial and agricultural wastes as well as natural materials. The main objective of this research was to assess the performance of agricultural wastes for adsorption of heavy metals. Rice hull, as an agricultural waste material, was evaluated as a low cost adsorbent for removal of cadmium and nickel. The effect of two variable and two constant factors were assessed. These were concentration of cadmium and nickel (2 to 20 mg/lit), initial pH (3 to 9), adsorbent dosage (7.5 mg/lit), and mixing velocity (150 rpm). In the case of kinetic studies, initial pH was adjusted in neutral level (pH = 7) and 7.5 gr of the absorbent was added to containers. Containers were mixed using a shaker at 150 rpm. Samples were collected between 5 to 360 minutes after the start and analyzed. pseudo-first-order model didn't fit the data but pseudo-second-order order model (with a correlation coefficient of 0.99) described the results well. The results showed that equilibrium was achieved after 90 and 120 minutes for cadmium and nickel, respectively. Analysis of variance showed that all of the mentioned factors had considerable effect on cadmium and nickel removal and that pH had the biggest contribution on adsorption (with 51.6% of response for cadmium and 56.8% for nickel). The maximum removal achieved were 80% and 87% for cadmium and nickel, respectively. Batch adsorption tests were conducted at concentrations of 2, 5, 10 and 20 mg/L and optimum dosage and pH. Langmuir and Freundlich isotherm model was not able to describe the results while BET isotherm model gave good fits and described the results very well. As a general finding, the adsorbent used in this research was able to remove cadmium and nickel from aqueous solutions and can be considered as a low cost adsorbent material for treatment of water resources contaminated with cadmium and nickel. Key Words : Adsorption, Cadmium, Nickel, Aqueous Solution, Rice husk, Isotherm models
کاهش سطح غلظت کادمیم و نیکل در منابع آب به دلیل خاصیت تجزیه ناپذیری و زیست تجمع پذیری آن ها امری ضروری می باشد. روش های تصفیه متعددی مانند ترسیب شیمیایی، الکترولیز، فیلتراسیون غشایی، اسمز معکوس، تقطیر، تبادل یونی، تبخیر، شناورسازی و جذب به منظور تصفیه منابع آبی آلوده به این دو فلز سنگین مورد استفاده قرار می گیرد که انتخاب بهترین گزینه به غلظت فلز در آب و هزینه های مربوط به تصفیه بستگی دارد. استفاده از جاذب ها، به دلایل اقتصادی و سهولت در بهره برداری، از گزینه های مناسب برای کاهش غلظت فلزات سنگین در آب می باشد. امروزه برای اقتصادی شدن فرآیند جذب، توجه به گزینه های طبیعی ارزان قیمت معطوف شده است. این جاذب ها به طور کلی شامل زائدات صنایع، مواد طبیعی و نیز جاذب هایی با منشأ کشاورزی می باشند. هدف اصلی این تحقیق مطالعه عملکرد زائدات کشاورزی به عنوان جاذب طبیعی برای فلزات سنگین می باشد. بدین منظور شلتوک برنج ناشی از زائدات کشاورزی برنج به عنوان یک جاذب ارزان قیمت، جهت حذف کادمیم و نیکل استفاده شد. در این تحقیق اثر دو عامل اصلی (متغیر) و دو عامل ثابت: غلظت یون کادمیم و نیکل (در محدوده 2 تا 20 میلی گرم بر لیتر)، pH اولیه محلول (در محدوده 3 تا 9) و دز جاذب مصرفی (به میزان 5/7 گرم بر لیتر) و سرعت اختلاط(با سرعت 150 دور در دقیقه) در راکتور ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفتند. برای انجام آزمایش‌های سینتیک جذب، pH محلول‌ها در سطح خنثی یعنی 7 = pH تنظیم شد و مقدار 5/7 گرم بر لیتر از جاذب به محلول اضافه شد. محلول‌ها با سرعت 150 دور در دقیقه بر روی شیکر قرار داده شد و از 5 تا360 دقیقه نمونه‌برداری صورت گرفت، که زمان تعادل برای کادمیم حدود 90 دقیقه و برای نیکل حدود 120 دقیقه بدست آمد. ضمناً در بررسی مدل های سینتیک جذب، مدل شبه مرتبه اول بر داده ها منطبق نشد ولی مدل شبه مرتبه دوم با ضریب همبستگی 99/0 برای کادمیم و 94/0 برای نیکل توصیف بسیار مناسبی از نتایج بدست آمده داشت. با توجه به نتایج آنالیز واریانس، تمام عوامل مورد مطالعه دارای اثر معنادار در حذف کادمیم و نیکل از محلول های آبی هستند. در میان این عوامل به ترتیب برای کادمیم pH با 61/51% و برای نیکل نیز pH با 77/56% بیشترین تأثیر را بر پاسخ دارند. حداکثر حذف کادمیم و نیکل به ترتیب در شرایط بهینه یعنی زمانی که غلظت اولیه برای کادمیم و نیکل به ترتیب 5 و 10 میلی گرم بر لیتر، دز جاذب مصرفی 5/7 گرم بر لیتر و pH اولیه محلول معادل 7 بود بیش از 80% و 87% بدست آمد. در پایان این تحقیق هم آزمایش‌های ایزوترم جذب در راکتور ناپیوسته، در غلظت های 2، 5، 10 و 20 میلی گرم بر لیتر و به‌ ازای مقدار بهینه دز جاذب و در یک سطح مشخص pH انجام شد و میزان جذب کادمیم و نیکل بر واحد جرم جاذب(q) به‌دست آمد که از نتایج این آزمایشات به این نتیجه دست یافتیم که مدل لانگمایر و فرندلیچ برای توصیف جذب کادمیم و نیکل توسط جاذب نمی تواند مدل مناسبی باشد در صورتیکه مدل BET این فرآیند را به خوبی توصیف می کند. به عنوان نتیجه کلی تحقیق، می توان چنین اظهار داشت که جاذب مورد استفاده در این تحقیق قادر به حذف و یا کاهش غلظت کادمیم و نیکل از محیط های آبی می باشد و می تواند به عنوان گزینه ای ارزان، جایگزین جاذب های متداول در تصفیه منابع آلوده به کادمیم و نیکل مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی: فرآیند جذب، کادمیم، نیکل، محلول های آبی، شلتوک برنج، مدل های ایزوترم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی