نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی امیری ¹
• علیرضا کشتکار ²
• سیدمحمدعلی موسویان ³

¹ دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تهران

² هیئت علمی، پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران

³ هیئت علمی، دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه تهران

چکیده

در این کار پژوهشی توانایی درشت جلبک قهوه‌ای سیستوسریا ایندیکا از خانواده فائوفیتا و آمایش شده با کلسیم برای جذب توریم (ІV)، وانادیم (V) و آهن (ІІІ) از پساب واقعی فرایند ترسیب شیمیایی توریم در یک ستون‌ بستر ثابت با ارتفاع cm ۵٫۲۵ و قطر cm ۱٫۵ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که در جذب توریم (ІV) از محلول خوراک‌های دوجزئی توریم - وانادیم و توریم - آهن، رقابت بین یون‌های توریم (ІV) و وانادیم (V) قابل‌توجه‌تر از رقابت بین یون‌های توریم (ІV) و آهن (ІІІ) است. همچنین در جذب توریم، وانادیم، آهن به طور هم‌زمان از پساب واقعی ظرفیت جذب زیستی توریم (ІV)، وانادیم (V) و آهن (ІІІ) به ترتیب برابر با ۶۰/۱۰۴، ۱۵/۲۴ و mg/g ۳۹/۱۷ به دست آمد که نشان می‌دهد میل ترکیبی یون‌های توریم (ІV) به جلبک سیستوسریا ایندیکای آمایش شده با کلسیم بیشتر از یون‌های آهن (ІІІ) و وانادیم (V) است. نمودارهای شکست جذب با استفاده از مدل‌های بوهارت - آدامز، توماس، یون - نلسون، بلتر، دز - رسپانس اصلاح شده، گمپرتز و گمپرتز اصلاح شده مدل‌سازی شد. نتایج نشان داد که مدل گمپرتز اصلاح شده تطابق بهتری با داده‌های تجربی دارد. همچنین، آزمایش تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و اندازه‌گیری غلظت کلسیم در پساب واقعی نشان داد که گروه‌های عاملی هیدروکسیل، آمین، آمید، متیلن، کربوکسیل و سولفات بیشترین سهم را در سازوکار تبادل یونی با یون‌های توریم (ІV)، وانادیم (V) و آهن (ІІІ) دارند.

کلیدواژه‌ها

• جذب چند جزئی,,
• ,،جلبک قهوه ای,,
• ,،ستون بستر ثابت,,
• ,،نمودار شکست,,
• ,،مدل تجربی

عنوان مقاله [English]

Th(ІV), V(V), and Fe(ІІІ) biosorption from real wastewater of thorium chemical precepitation process by Ca-pretreated Cystoseria indica alga: breakthrough curves modeling in a fixed bed column and biosorption mechanism study

نویسندگان [English]

• Mehdi Amiri ¹
• Ali Reza Keshtkar ²
• Mohammad Ali Moosavian ³

¹ Department of Chemical Engineering, University of Tehran

² faculty member, Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute

³ faculty member, Department of Chemical Engineering, University of Tehran

چکیده [English]

In this research work, the ability of Cystoseria indica brown macro-alga from Phaophyta family and pre-treated with calcium for Th(ІV), V(V), and Fe(ІІІ) biosorption from real wastewater of thorium chemical precepitation process was investigated in a fixed bed column with 5.25 cm bed height and 1.5 cm diameter. The experimental results showed that in Th(ІV) biosorption from two-component feed solutions of Th(ІV) - V(V) and Th(ІV) - Fe(ІІІ), the competition between Th(ІV) and V(V) ions is more significant than the competition between Th(ІV) and Fe(ІІІ) ions. Also, in the Th(ІV) biosorption from real wastewater, the biosorption capacity of Th(ІV), V(V), and Fe(ІІІ) was obtained as 104.60, 24.15, and 17.39 mg/g, respectively. It shows the affinity of Th(ІV) ions to Ca-pretreated Cystoseria indica algae is higher than that of Fe(ІІІ) and V(V) ions. The biosorption breakthrough curves were modeled using Bohart-Adams, Thomas, Yoon-Nelson, Belter, modified dose-response, Gompertz, and modified Gompertz models. The results showed that the modified Gompertz model better agrees with the experimental data. Also, the Fourier transform infrared (FTIR) analysis and the measurement of calcium concentration in real wastewater showed that functional groups of hydroxyl, amine, amide, methylene, carboxyl, and sulfate had the most participation in the ion exchange mechanism with Th(ІV), V(V) and Fe(ІІІ) ions.

کلیدواژه‌ها [English]

• multi-component biosorption,,
• ,،Brown alga,,
• ,،Fixed-bed column,,
• ,،Breakthrough curve,,
• ,،Empirical model