بررسی جذب فلز کادمیم توسط پودر لجن دفعی فاضلاب شهری در راکتور ناپیوسته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران

2 استادیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران

3 دانشیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران

چکیده

در این مقاله نحوه جذب فلز کادمیم از محلول آبی توسط پودر لجن خشک شده حاصل از تصفیه فاضلاب شهری (بایوسالید) در دمای 24 تا 26 درجه سلسیوس، pH از 2 تا 6، زمان تماس 5 تا 420 دقیقه، میزان اختلاط 50 تا 300 دور در دقیقه ، در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. پیش تصفیه بایوسالید شامل خشک‌سازی،‌ خردسازی و دانه‌بندی بین الک 50 تا 120 بوده است. بر اساس نتایج به دست آمده شرایط بهینه برای جذب کادمیم توسط بایوسالید، pH معادل 4، زمان تماس 120 دقیقه و میزان اختلاط 200 دور بر دقیقه می‌باشد. سینتیک جذب کادمیم از مدل شبه درجه دوم پیروی کرده و حداکثر میزان جذب تعادلی در زمان 2 ساعت مشاهده گردید. ایزوترم جذب با مدل لانگمویر تطابق کامل داشته و حداکثر ظرفیت جذب کادمیم (qmax)توسط بایوسالید  38/0 میلی‌مول بر گرم بایوسالید خشک (41/5 میلی‌گرم بر گرم) برآورد شده و ثابت لانگمویر(Kd)، 0/1044 میلی‌مول بر لیتر (11/37 میلی‌گرم بر لیتر) به دست آمد.  

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Cadmium Biosorption in a Batch Reactor Using Excess Municipal Sludge Powder

نویسندگان [English]

  • Reza Fouladi Fard 1
  • Aliakbar Azimi 2
  • Gholamreza Nabi Bidhendi 3
1 M.Sc Graduate, Department of Environmental Engineering, University of Tehran
2 Assis. Prof., Department of Environmental Eng., University of Tehran
3 Assoc. Prof., Department of Environmental Eng., University of Tehran
چکیده [English]

This study was conducted to investighate the adsorption of Cadmium from aqueous solutions by using the powder of excess sludge (biosolid) from municipal wastewater, at 24 to 26°C, a pH value of 2 to 6, over a contact time of 5-420 minutes, and at 50 to 300 rpm stirring rate in a batch reactor on the laboratory scale. The pretreatment of biosolids consisted of dewatering, grinding, and grainsizing with sieves (mesh dimensions between 50 and 120). According to the results, the best conditions for biosolids to adsorb Cadmium was pH=4, 120 minutes of contact time, and a stirring rate of 200 rpm. Cadmium adsorption kinetics followed the pseudo second order model. Maximum equilibrium adsorption was observed after two hours. The adsorption isotherm was in accordance with the Langmuir model. Maximum Cadmium adsorption capacity of biosolids (qmax) was estimated at 0.38 m-mol/g of dry biosolid (41.5 mg/g) and the Langmuir constant (kd) was found to be 0.1044 m-mol/lit (11.37 mg/lit).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biosorption
  • Cadmium
  • Biosolid
  • Adsorption kinetics
  • Adsorption Isotherm
1-Stoeppler, M. (1992). Hazardous metals in the environment, Elsvier Science Publisher, Amsterdam.

2-Watts, R. J. (1994). Hazardous wastes: sources, pathways, receptors, John Wiley & Sons INC., New York.

3-Baird, C. (1995). Environmental chemistry, W. H . Freeman and Company, New York.

4-WHO (1996). Guideline for drinking water quality, Vol. 2, 2ed Ed., WHO, Geneva.

5-Yin, P., Yu, Q., Jin, B., and Ling, Z. (1999). “Biosorption removal of cadmium from aqueous solution by using pretreated fungal biomass cultured from starch wastewater.” Water Research, 33 (8), 1960-1963.

6-Gadd, G. M., and Griffiths, A. J. (1978). “Microorganisms and heavy metal toxicity.” Microbial. Ecology, 4 (4), 303-317.

7-Volesky, B. (1987). “Biosorbents for metal recovery.” Trends in Biotechnology, 5 (4), 96-101.

8-Volesky, B. (1990). Biosorption of heavy metals, CRC Press, Boca Raton, USA.

9-Ting, V. P., Lawson, F., and Prince, I. G. (1989). “Uptake of cadmum and zinc by the algae chlorella vulgaris: part 1 individual ion species.”  Biotechnol. Bioeng., 34 (7), 990-999.

10-Gupta, R., Ahuja, P., Khan, S., Saxena, R. K., and Mohapatra, H. (2000). “Microbial biosorbents meeting challenges of heavy metal pollution in aqueous solutions.” Current Science, 78 (8), 967-973.

11-Volesky, B. (2001). “Detoxification of metal-bearing effluents: biosorption for the next century.” Hydrometallurgy, 59 (2-3), 203-216.

12-Gadd, G. M. (1990). “Heavy metal accumulation by bacteria and other microorganisms.” Experientia, 46 (8), 834-840.

13-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.

14-Eaton, A. D., Clesceri, L., and Greenbery, A. E., eds. (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th  Ed., APHA, AWWA, WEF, Wshington, D.C.

15-Antunes, W. M., Luna, A. S., Henriques, C. A., and Da Costa, A. A. (2003). “An evaluation of copper biosorption by a brown seaweed under optimized conditions.” Electronic Journal of Biotechnology, 6 (3), 174-184.

16-Yan, G., and Viraraghavan, T. (2003). “Heavy-metal removal from aqueous solution by fungus Mucor rouxii.Water Research, 37 (18), 4486-4496.

17-Kaewsarn, P. (2002). “Biosorption of copper(II) from aqueous solutions by pre-treated biomass of marine algae Padina sp.Chemosphere, 47 (10), 1081-1085.

18-Mameri, N., Boudries, N., Addour, L., Belhcine, D., Lounici, H., Grib, H., and Pauss, A. (1999). “Batch zinc biosorption by a bacterial nonliving streptomyces rimosus biomass.” Wat. Res., 33 (6), 1347-1354.

19-Weng, C. H. (2002). “Removal of nickel from dilute aqueous solution by sludge-ash.” Journal of Environmental Engineering, 128 (8), 716-722.

20-McCabe, W., Smith, J., and Harriot, p. (1982). Unit operation of chemical engineering, 4th Ed., McGrow-Hill, Inc., New York.

21-Liu, H. L., Chen, B. Y.,  Lan, Y. W., and Cheng, Y. C. (2004). “Biosorption of Zn(II) and Cu(II) by the indigenous Thiobacillus thiooxidans.” Chemical Engineering Journal, 97 (2), 195-201.

22-AWWA. (1990). Water quality and treatment, 4th Ed., McGrow-Hill. Inc., New York.

23- دیهول، ف. (1370). بررسی و حذف دترجنتها از پسابهای صنعت نساجی به طریق جذب. پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس.

24-Akar, T., and Tunali, S. (2005). “Biosorption performance of Botrytis cinerea fungal by-products for removal of Cd(II) and Cu(II) ions from aqueous solutions.” Minerals Engineering, 18 (11), 1099-1109.

25-Göksungur, Y., Üren, S., and Güvenç, U. (2005). “Biosorption of cadmium and lead ions by ethanol treated waste baker’s yeast biomass.” Bioresource Technology, 96 (1), 103-109.

26-Hawari, A. H., and  Mulligan, C. N. (2006). “Biosorption of lead(II), cadmium(II), copper(II) and nickel(II) by anaerobic granular biomass.” Bioresource Technology, 97(4), 692-700.