تهیه کربن فعال میان حفره از لجن فاضلاب تصفیه خانه شهرک صنعتی برای حذف کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی

هدف از این مطالعه سنتز کربن فعال از لجن فاضلاب شهری به منظور حذف کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی در سیستم ناپیوسته و پیوسته بوده است. در فرآیند سنتز کربن فعال ابتدا لجن جمع آوری شده از شهرک صنعتی آمل تغلیظ گردید سپس با استفاده از اتوکلاو نمونه ها استریل شدند و در فریزدرایر خشک گردیدند. لجن خشک شده توسط آسیاب پودر گردید و ذرات با اندازه 25/0میکرومتر با الک غربال شدند. به منظور فعال سازی شیمیایی با اسیدفسفریک ابتدا نسبت های مختلف (فعال ساز:بیومس) تهیه شدند سپس به مدت 1 ساعت در دمای اتاق به صورت مکانیکی هم زده شدند آن گاه در آون °c110 به مدت 48 ساعت خشک گردید. نمونه فعال سازی شده در کوره سرامیکی تحت جریان اتمسفر نیتروژن در دمای °c450 به مدت 2 ساعت با دبی گاز ml/min100 و نرخ حرارتی °c/min10 پیرولیز گردید. . به-منظور بررسی مشخصات جاذب سنتز شده آنالیزهای جذب و واجذب نیتروژنbet، تصاویر میکروسکوپ الکترونی sem، طیف سنجی مادون قرمز ftir، اشعه پراش ایکس xrd، فلوئورسانس اشعه ایکس xrf انجام شدند. جاذب کربن فعال سنتز شده به منظور حذف ترکیبات آلی باقی مانده و اسیدفسفریک با آب مقطر شست شو داده شد تا زمانی که ph به محدوده خنثی (7-6) برسد. در مرحله بعدی از جاذب سنتزشده به منظور حذف کروم شش ظرفیتی از محلول آبی در فرآیند ناپیوسته استفاده شد. در این سیستم پارامترهای درصد اشباع سازی (3%-2/0%)، میزان جاذب ( g/l5-2)، ph (7-2)، زمان تماس(min120)، غلظت کروم شش ظرفیتی (mg/l 110-10) و دما (°c 45-15) بهینه سازی شد و تحت این شرایط میزان بهینه ph، درصد اشباع سازی و میزان جاذب به ترتیب 3، 5/2% و g/l4 تعیین شد. کارایی حذف کروم شش ظرفیتی با افزایش دما کاهش یافت که بیانگر گرمازا بودن واکنش بوده است. حداکثر میزان حذف کروم در دمای °c25 و غلظت g/l50 برابر با 80 درصد به دست آمد. به منظور توصیف داده های تعادلی از دو مدل لانگمیر و فرندلیخ استفاده شد که با توجه به ضریب هم بستگی مدل لانگمیر بهتر توانست با داده های تجربی برازش یابد و بیشترین ظرفیت جذب mg/g8/12 به دست آمد. از مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول و دوم جهت بررسی سرعت واکنش بهره برده شد که مدل سینتیک شبه مرتبه دوم داده های تجربی را بهتر توصیف نمود. هم چنین تحلیل های ترمودینامیکی نیز به منظور تعیین مقدار آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد گیبس انجام گرفت و نتایج نشان از مثبت بودن انرژی آزاد گیبس و منفی بودن آنتالپی و آنتروپی داشتند که به ترتیب به مفهوم غیرخودبه خودی بودن و گرمازا بودن وکاهش بی نظمی مولکول ها اشاره داشته است. هم چنین حذف یون های کروم شش ظرفیتی از فاضلاب مصنوعی در سیستم پیوسته بررسی گردید و پارامترهای ارتفاع ستون، شدت جریان و غلظت اولیه یون های فلزی بررسی شدند. برای توصیف جذب از مدل توماس و یان استفاده شد. هم چنین به دلیل پایین بودن مساحت ویژه کربن فعال حاصل از لجن فاضلاب شهری،تیمارهای اسیدی و بازی به منظور کاهش خاکستر صورت گرفت. به طوری که مساحت سطح از محدوده mg/g 10-5 به mg/g 600-475 افزایش یافت. آزمایشات جذب در سیستم پیوسته با نمونه های تیمار شده انجام شد و بیشترین ظرفیت جذب mg/g 94 توسط کربن فعال تیمار شده با hf به دست آمد.