توصيفگر ها :
جذب سطحي , پوسته برنج , متيلن بلو , صفحه دوار , احيا جاذب
چكيده فارسي :
جذب سطحي به عنوان يك روش موثر و كارامد كه قابليت حذف انواع آلاينده¬هاي شيميايي و محصولات خطرناك را دارد مي¬تواند مورد استفاده قرار بگيرد. از اين رو انتخاب يك جاذب مناسب و ارزان در اين فرايند جداسازي ضروري است. در پژوهش حاضر از پوسته برنج به عنوان يك جاذب اقتصادي و زيست سازگار براي جذب رنگ متيلن بلو از محلول آبي استفاده شد. براي جلوگيري از هزينه-هاي جداسازي جاذب ريز دانه از محلول، سامانه آزمايشگاهي جذب طراحي و ساخته شد كه در آن جاذب روي يك لوله پره¬دار دوار تثبيت شده و عمليات جذب با عبور رنگ از روي اين پره¬ها انجام شد. آزمايش¬هاي ناپيوسته به منظور بررسي تاثير پارمترهاي غلظت اوليه، pH و مقدار جاذب با استفاده از روش تاگوچي طراحي و مورد بررسي قرار گرفت. مقدار 6/96 درصد جذب رنگ در شرايط بهينه غلظت 50 ميلي گرم بر ليتر، pH برابر با 11 و 5/1 گرم جاذب به ازاي 50 ميلي ليتر از محلول بدست آمد. آناليزهاي SEM و EDAX وجود متيلن¬بلو در ساختار جاذب را پس از فرآيند جذب تاييد كرد. داده‌هاي تعادلي با مدل ايزوترم تمكين مطابقت داشت و حداكثر ظرفيت جاذب 2/3 ميلي‌گرم بر گرم پيش‌بيني شد. همچنين داده‌هاي سينتيكي از مدل شبه مرتبه دوم با دقت مناسبي پيروي كردند. مطالعات ترموديناميكي نيز نشان داد كه فرآيند جذب گرماگير و خودبه‌خودي بود. در ادامه آزمايش¬هاي پيوسته به وسيله سامانه آزمايشگاهي جذب به منظور بررسي پارامترهاي تاثيرگذار دما، مقدار جاذب، سرعت چرخش پره¬ها، غلظت اوليه و دبي عبوري جريان بر شكل منحني شكست انجام شد. نتايج بررسي دما بين دماهاي 25 و 50 درجه سلسيوس نشان داد كه افزايش دما باعث بالارفتن بازده جذب و احياي جاذب شد. همچنين نتايج بررسي تعداد پره¬ها بين 6 و 8 پره نشان داد كه افزايش تعداد پره¬ها، باعث افزايش ميزان جذب در 50 دقيقه ابتدايي مي¬شود. با بررسي سرعت چرخش پره¬ها، نتايج نشان داد اين پارامتر بشترين تاثير را در 50 دقيقه ابتدايي دارد و با كاهش سرعت چرخش پره¬ها، ميزان جذب افزايش مي¬يابد. كاهش غلظت اوليه و دبي عبوري كم نيز باعث افزايش ظرفيت جذب شد. از نتايج قابل توجه اين پژوهش تاثير فعال سازي اوليه جاذب تحت تاثير دما بود بگونه¬اي كه با عبور آب گرم با دماي 50 درجه¬سلسيوس از درون ستون جذب حتي با گذشت زمان و خنك شدن جاذب، ظرفيت جذب افزايش مي¬يافت كه نشانگر فعال¬تر شدن جاذب تحت تاثير حرارت بود.
چكيده انگليسي :
Adsorption, as an effective and efficient method capable of removing various chemical pollutants and hazardous substances, can find practical applications. Therefore, the selection of a suitable and cost-effective adsorbent in this separation process is essential. In this study, rice husk was utilized as an economical and environmentally friendly adsorbent for the adsorption of methylene blue from aqueous solution. To avoid the costs associated with separating fine-grained adsorbent from the solution, a laboratory-scale adsorption system was designed and constructed. In this system, the adsorbent was immobilized on the surfaces of rotating blades, and the adsorption operation was carried out by passing the dye over these blades. Batch experiments were conducted to investigate the effects of initial concentration, pH, and adsorbent dosage using the Taguchi design method. The optimum conditions yielded a 96.6% removal of the dye at a concentration of 50 mg/L, pH of 11, and 1.5 g of adsorbent for 50 mL of solution. SEM and EDAX analyses confirmed the presence of methylene blue in the structure of the adsorbent after the adsorption process. Equilibrium data were accurately fitted with the Langmuir isotherm model, and the maximum adsorption capacity was predicted to be 2.3 mg/g. Furthermore, the kinetic data followed a pseudo-second-order model with good accuracy. Thermodynamic studies also indicated that the adsorption process was endothermic and spontaneous. Subsequently, continuous experiments were conducted using the laboratory-scale adsorption system to examine the influential parameters of temperature, adsorbent dosage, blade rotation speed, initial concentration, and flow rate on the breakthrough curve. The temperature study between 25 and 50 degrees Celsius showed that an increase in temperature led to higher adsorption efficiency and regeneration of the adsorbent. Additionally, the results of the blade number study between 6 and 8 blades indicated that an increase in the number of blades resulted in higher adsorption in the initial 50 minutes. The study of blade rotation speed revealed that this parameter had the most significant effect in the initial 50 minutes, and a decrease in rotation speed led to an increase in adsorption. A decrease in initial concentration and flow rate also led to an increase in adsorption capacity. The noteworthy results of this research indicated the significant influence of initial activation of the adsorbent under temperature influence. It was observed that by passing warm water at 50 degrees Celsius through the column, even after the adsorbent cooled down over time, the adsorption capacity increased, indicating the enhanced activation of the adsorbent under thermal influence.
