مدل سازی انتقال جرم فرایند جذب سطحی کادمیوم با کربن فعال سنتز شده از تفاله انگور

امروزه، جداسازی آلاینده گوناگون از جمله فلزهای سنگین از پساب های صنعتی بسیار مورد توجه است. از جمله روش های جداسازی روش جذب سطحی می باشد که در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. در این مطالعه جداسازی فلز سمی کادمیوم از محلول های آبی با استفاده از جذب سطحی بر روی کربن فعال بررسی شد و فرایند انتقال جرم توسط یک مدل ریاضی مدل سازی شد. کربن فعال استفاده شده از فعال سازی شیمیایی تفاله انگور به دست آمد و به منظور شناسایی ویژگی های آن، آنالیزهای شناسایی bet، ftir و sem  انجام شد. اثر پارامترهای عملیاتی فرایند، از جمله ph محلول، مدت زمان تماس، غلظت اولیه کادمیوم و دما بررسی شد. نتیجه ها نشان داد که فرایند جذب تک لایه است و بیش ترین ظرفیت جذب کربن فعال تولید شده 142 میلی گرم کادمیوم در هر گرم کربن می باشد. به منظور تعیین پارامترهای انتقال جرم، یک مدل ریاضی ارایه شد و با حل این مدل، ضریب های انتقال جرم برای انتقال یون های کادمیوم  از محلول تا جذب بر روی سطح کربن فعال محاسبه شدند. آنالیز حساسیت پارامترهای انتقال جرم نشان از اهمیت بیش تر مرحله های انتقال جرم بیرونی و نفوذ روزنه ای در جذب سطحی دارد. هم چنین فرایند احیا و استفاده دوباره جاذب نیز بررسی شد.

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

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, FTIR, 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.