جذب سطحی کادمیم توسط لجن مازاد فرایند لجن فعال فاضلاب شهری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی لرستان، خرم‌آباد

2 دانشجوی دکترای مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

یکی از فلزات سنگین خطرناکی که در صنایع مختلف کاربرد دارد، کادمیم است. این فلز سمیّت زیادی دارد و برای محیط زیست تهدید جدی محسوب می‌شود. یکی از روشهای حذف این فلز از فاضلاب، استفاده از لجن دفعی فرایند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است. در این مطالعه لجن فعال دفعی خشک شده یک تصفیه‌خانه فاضلاب شهری به دو صورت تصفیه شده و تصفیه نشده به‌منظور جذب سطحی کادمیم استفاده شد. لجن فعال مازاد خشک شده تصفیه‌خانه فاضلاب شهری با استفاده از پراکسید هیدروژن یک درصد تصفیه شد. مطالعات سینتیک جذب با استفاده از ارلن مایر به‌عنوان راکتور جریان ناپیوسته در غلظت اولیه کادمیم 50 میلی‌گرم در لیتر با اندازه ذرات جاذب بین 50 تا 70 مش صورت گرفت. مدل‌های سینتیک جذب شبه درجه اول و شبه درجه دوم برای ارتباط بین داده‌های آزمایشگاهی به‌کار برده شدند. مطالعه نشان داد پیش تصفیه با پراکسید هیدروژن، ظرفیت جذب تعادلی را افزایش می‌دهد. ظرفیت جذب تعادلی برای جذب کادمیم بر روی لجن فعال مازاد تصفیه شده با پراکسید هیدروژن و لجن فعال مازاد تصفیه نشده به‌ترتیب 39/84 و 20/22/20 میلی‌گرم بر گرم به‌دست آمد. افزایش pH در هر دو حالت باعث افزایش میزان جذب گردید. ضرایب همبستگی به‌دست آمده برای مدل‌های سینتیک شبه درجه اول ( 0/87< R2 ) و شبه درجه دوم ( 0/96< R2 ) نشان داد که مدل شبه درجه دوم نسبت به مدل شبه درجه اول، داده‌های به‌دست آمده در مورد هر دو نوع لجن تصفیه شده و تصفیه نشده را بهتر توصیف می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Cd(II) Adsorption Using Waste Sludge from a Municipal Wastewater Treatment System

نویسندگان [English]

  • Ghodratallah Shams Khorramabadi 1
  • Reza Darvishi Cheshmeh Soltani 2
  • Sahand Jorfi 2
1 Assoc. prof., Faculty of Public Health, Lorestan University of Medical Sciences, Khoramabad
2 Ph.D. Student of Environmental Health Eng., Tarbiat Modarres University, Tehran
چکیده [English]

In this study, dried waste activated sludge from a municipal wastewater treatment plant was used for Cd (II) ion adsorption with and without pre-treatment. Waste activated sludge was treated with 1% Hydrogen peroxide. Cd (II) adsorption was investigated at an initial Cd(II) concentration of 50 mgL1 with an adsorbent particle size of 50-70 mesh in erlenmeyer flasks used as batch reactors. The pseudo-first and pseudo-second order kinetic models were used to determine the correlation among the experimental data. The results showed that pretreatment of waste sludge with H2O2 increased equilibrium adsorption capacity. The equilibrium adsorption capacity values obtained for waste activated sludge with and without pretreatment were 39.84 and 20.2 mgg1, respectively, which increased with increasing solution pH.  The correlation coefficients obtained for pseudo-first (R2>0.87) and pseudo -second (R2>0.96) order kinetic models showed that the latter model better described the experimental data on both types of treated and untreated activated sludge than the latter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • Cd(II)
  • Dried Waste Activated Sludge
  • Hydrogen peroxide
  • Kinetic Models
 
1-Yan, G., and Viraraghavan, T. (2003). “Heavy metal removal from a queous Solution by fungus Mucor rouxii.” Wat. Res., 37 (18), 4486-4496.
2- Guibal, E., Roulph, C., and Cloirec, P.L. (1992). “Uranium biosorption by a filamentous fungus Mucor miehei: plt effect on mechanisms and performances of Uptake.” Wat. Res., 26 (8), 39-45.
3- Hutton, M., and Symon, C. (1986). “Quantities of cadmium, lead, mercury and arsenic entering the environment from human activities.” Sci. Tital. Environ., 57, 129-150.
4- Nriagu, J.O.(1988). “Asilent epidemic of environmental Metal Poisoning.” Environ. Pollution, 50, 139-161.
5- Yun- guo, L. (2006). “Removal of cadmium and zinc ions from aqueous solution by living Aspergillus nigar Trans.” Nonferrous Met. Soc. China, 16 (3), 681-686.
6- Kapoor, A., Viraghavan, T., and Cullimore, D.R. (1999). “Removal of heavy Metals using the fungus Aspergillus niger.” Bioresource Technol., 70 (10), 95-104.
7- Sternbery S. P., and Dorn, R.W. (2002) “Cadmium removal using Cladophora in batch, semi- batch and flow reactors.” Bioresource Technol., 81 (3), 249-255.
8- Barid, C.( 1995). Environmental chemistry, W. H. Freeman and Company.
9- Gupta, V. K., Shivastava, A. K., and Hain, N. (2001). “Biosorption of chromium (VI) from aquous solutions by green algae Spirogyra species.” Wat. Res., 35 (17), 4079-4085.
10- Cruz, C., V. C., Costa, A. C. A., Henriques, C.A., and Luna, A.S. (2004). “Kinetic modeling and equilibrium studles during cadmium biosorption by dead Sargassum Sp. Biomass.” Bioresource Technol, 91 (3),
249-257.
11- Yin, J., and Blanch, H.W. (1989). “Abio-mimetic Cadmium adsorbet: design, synthesis, and characterization.” Bioeng., 34 (2), 180-188.
12- Wilde, E.W., and Benemann, J.R. (1993). “Bioremoval of heavy metal by the use of micro- algae.” Biotech. Adv., 11 (4), 781-812.
13- Butter, T.J., Evison, L. M., Hancock, I. C., and et al. (1998). “The removal and recovery of Cadmium from dilute aqueous solutions by biosorption and electrolysis at laboratory scale.” Wat. Res., 32 (2), 400-406.
14- Volesky, B. (1990). Biosorption of heavy  metals, CRC press, Boca Raton. USA.
15- Matheickal, J. T., and Yu, Q.(1996). “Biosorption of lead from aqueous solution by marine alga Ecklonia radiate.Water. Sci. Technol, 34 (7), 1-7.
16-Volesky,B.(2001).“Detoxification of metal-bearing effluents: biosorption for the next century.” Hydrometallurgy, 59 (2-3), 203-216.
17-Norton, L., Baskaran, K., and McKenzie, T.(2004). “Biosorption of zinc from aqueous solutions using biosolids.” Advances in Environmental Research, 8 (3-4), 629-635.
18-Antunes, W. M., Luna, A.S., Henriques, C.A., and Costa, A.C.A. (2003). “An evaluation of copper biosorption by a brown seaweed under optimized conditions.” Electronic Journal of Biotechnology, 6 (3), 254-261.
19- APHA .( 1995). Standard method for the Examination of water and waste water, 20 Ed, Washington, USA.
20- AL-Qodah, Z. (2006). “Biosorption of heavy metal ions from aqueous solution by activated sludge.” Desalination, 196 (1-3), 164-176.
21- دیهول، ف. (1370). بررسی و حذف دترجنت‌ها از پسابهای صنعت نساجی به‌طریق جذب.پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس.
22- اسماعیلی، ع. (1381). جذب فلزات سنگین به‌وسیله کانی‌های معدنی و ضایعات صنعتی. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی تهران.
23- فولادی فرد، ر.، عظیمی، ع.ا.، نبی‌ بیدهندی، غ.ر. (1387). ”بررسی جذب فلز کادمیم توسط پودر لجن دفعی فاضلاب شهری در راکتور ناپیوسته. “م.علمی- پژوهشی آب و فاضلاب، 67، 2-9.