عنوان

ارزیابی ساختار جاذبهای سیمانی در جذب سطحی یون فلزات سنگین از پساب

۴۷۸۴پ

فارسی

ارزیابی ساختار جاذبهای سیمانی در جذب سطحی یون فلزات سنگین از پساب

[پایان نامه]

آرش حاجی‌پور علمداری

صنعتی سهند

۱۴۰۱

۷۳ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- پدیده‌های انتقال

۱۴۰۱/۰۷/۰۱

پساب خروجی از واحدهای تولید کنسانتره مس یکی از آلاینده های محیط زیست است که باید قبل از ورود به منابع آبی، تصفیه و یونهای سنگین از آن جدا شوند. از طرف دیگر گل بلیت پسماند جامدی است که هنگام استخراج آلومینا از سنگ معدن نفلین سینیت ایجاد می شود. غبار کوره دوار سیمان نیز از جمله آلاینده های هوا است که توسط الکتروفیلتر واحدهای تولید سیمان جمع آوری می شود. واحدهای تولید کریستال ملامین نیز پسماند جامد دیگری را که حاوی ملامین است به وفور تولید می نمایند. هدف تحقیق حاضر استفاده از پسماندهای مذکور برای ساخت بستر جذبی است که بتوان به کمک آن یونهای سنگین مانند مس، آلومینیوم، منگنز و روی را در حالت دینامیک از پساب توسط جذب سطحی جدا کرد. بدین منظور ضمن دریافت پساب صنعتی، گل بلیت، غبار خروجی از چهار واحد تولید سیمان و پسماند ملامین به صورت صنعتی نمونه برداری شدند. تاثیر فاکتورهای عملیاتی از جمله مقدار جاذب، دمای تکلیس، غلظت آلاینده و زمان ماند بر حذف یون مس از پساب ارزیابی شدند. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که تکلیس بلیت و غبار کوره دوار سیمان در C 1000 می تواند بازدهی جذب یون مس را به ترتیب تا 96 و 99 درصد ارتقا دهد. مطالعات سینتیکی بیانگر این واقعیت بود که سرعت جذب بر روی بلیت و غبار به ترتیب از مدلهای نفوذ درون ذره ای و جذب شبه درجه دوم پیروی نموده و ظرفیت جذب تعادلی غبار mg g-1 294 تعیین شد. سرعت بالای جذب بر روی غبارکلسینه شده ناشی از تبدیل حرارتی کلسیت به اکسید کلسیم فعال بوده، در حالیکه جذب بر روی ذرات بلیت ماهیت الکترواستاتیک دارد. به منظور شکل دهی بلیت و ترکیب آن با غبار، از پسماند ملامین به عنوان چسباننده آلی استفاده شد. مطالعات تصفیه پساب در یک سیستم دینامیک نشان داد که مقدار غبار، دانه بندی بلیت، دمای تکلیس و فشار پرس بر بازدهی جذب موثر است. علاوه بر بازدهی جذب، مقاومت فشاری و ضریب اطمینان بستر باید مورد توجه قرارگیرد. هر چند افزودن غبار موجب بهبود بازدهی جذب می شود اما طبق آنالیز آماری به شدت از مقاومت فشاری و ضریب اطمینان مکانیکی آن می کاهد. افزودن پسماند ملامین به میزان 10 درصد، کنترل رطوبت پودر در حد 8 درصد و تنظیم فشار پرس در 3 بار می تواند موجب بهبود مقاومت فشاری و ضریب اطمینان مکانیکی بستر شود.

Effluent discharged from copper concentrate production units is one of the environmental pollutants which should be removed before entering water resource. On the other hand, belite mud is a solid residue which is created during the extraction of alumina from the nepheline syenite ore. Cement rotary kiln dust (CKD) is also one of the air pollutants which is collected by the electro-filter. Melamine crystal producers also create another solid waste which contains organic materials. The current research was aimed to apply the mentioned solid wastes in the fabrication of an adsorption fixed bed for the removal of heavy ions such as copper, aluminum, manganese and zinc from the wastewater in a dynamic system. For this purpose, the industrial wastewater was received from an Iranian copper concentrate production unit. Belite mud, CKDs collected by four cement production factories, and melamine waste were sampled industrially. The effects of operational factors such as adsorbent dosage, calcination temperature, concentration of pollutants, and residence time on copper ion removal from wastewater were evaluated in detail. The results of the experiments showed that the calcination of billet, and CKD at 1000 C could improve the removal efficiency up to 96 and 99%, respectively. Kinetic studies indicated that the rate of adsorption onto the billet, and CKD followed the intra-particle, and pseudo-second order models, respectively. The equilibrium adsorption capacity of CKD was determined to be 294 mg g-1. The rapid removal of copper ions by calcined CKD is due to the thermal conversion of calcite to active calcium oxide, while the adsorption over the billet particles is electrostatic phenomenon. Melamine waste was used as an organic binder to shape the billet powder, and the composition containing CKD. The adsorption of copper ions over the fixed bed in the dynamic system depends on CKD content, billet particle size distribution, calcination temperature, and pressing pressure. In addition to adsorption efficiency, the compressive strength should be taken into account for the reliable design of bed. Although the combination of belite, and CKD improves the removal efficiency, compressive strength, and mechanical reliability are affected negatively. The application of melamine waste, 10 wt%, control of powder moisture, 8.0 wt%, and adjustment of pressing pressure, 3 bar, could improve the compressive strength, and mechanical reliability of adsorption bed.

Evaluation of cementitious adsorbent structure in the adsorption of heavy metal ions from wastewater

پساب آلوده به مس

گل بلیت

غبار کوره دوار سیمان

پسماند ملامین

شکل دهی با پرس و بستر جذب

پساب آلوده به مس، گل بلیت، غبار کوره دوار سیمان، پسماند ملامین، شکل دهی با پرس و بستر جذب

Copper-contaminated wastewater, billet mud, cement rotary kiln dust, melamine waste, pressing, and adsorption bed

حاجی‌پور علمداری، آرش

سالم

افشین

، امین

، حسن

، ۱۳۴۰ -

استاد راهنما

استاد مشاور

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

20230913

شیمی، ۲۱۰۷۸، ۱۴۰۱

pch21078.pdf

p

TF

92029

a

Y