KFUPM ePrints

Copper recovery from wastewater using an electrochemical rotating barrel reactor

Al-Shammari, Abdallah A. (2002) Copper recovery from wastewater using an electrochemical rotating barrel reactor. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
3441Kb

Arabic Abstract

يعتبر التلوث البيئي من أهم المشاكل التي تواجهنا في هذا العصر . فالزيادة الكبيرة في أعداد السكان والتطبيق المتصاعد لتكنلوجيا التصنيع المتقدمة أسهما في زيادة المواد الملوثة في المياه . هذه الدراسة تركز على إزالة أيونات المعادن الثقيلة (أيونات النحاس) من مياه التصريف الصناعية . حيث يتم استرجاع أيونات النحاس الموجودة في مياه التصريف عن طريق الترسيب الكهربائي عند القطب الموجب (الكاثود) من الخلية الكهروكيميائية بإنقاص تركيزها من مائة جزء لكل مليون جزء من السائل إلى أقل من جزء واحد . القطب الموجب في هذه الخلية مصمم على شكل اسطوانة تدور داخل السائل ومملؤه جزيئاً بقطع نحاسية ذات شكل اسطواني مفرغ يمكنها توفير أعلى نسبة انتقال للمادة وكذلك مساحة أكبر للتفاعل الكيميائي . هذه الدراسة أيضاً تبين القيم التجريبية لثابت معدل تفاعل ترسيب النحاس تحت عدة متغيرات في الخلية الكهروكيميائية . هذه المتغيرات هي : جهد الخلية الكهربائي وسرعة دوران الاسطوانة ونسبة تحميل الاسطوانة ونسبة غمر الاسطوانة ودرجة إمالة الاسطوانة ومساحة القطب السالب (الأنود) . وكذلك تشير إلى أن تفاعل ترسيب النحاس كهربائياً يتأثر بكيفية انتقال السائل داخل الاسطوانة وبالخواص الكيميائية الحركية للتفاعل ذاته . وأن فعالية التيار الكهربائي خلال الخلية الكهروكيميائية المستخدمة لاسترجاع النحاس تتراوح بين 20 و 53 بالمائة بينما الطاقة الكهربائية اللازمة تتراوح بين 4 و 21 كيلو واط في الساعة لكل كيلو جرام من النحاس المسترجع من مياه التصريف عند جهد كهربائي بين 2.5 و 5 فولت . هذه النتائج تشير إلى أن هذه العملية الكهروكيميائية مجدية اقتصادياً لعمليات معالجة مياه التصريف الصناعي عندما تكون نسبة الملوثات المعدنية كبيرة .

English Abstract

Environmental pollution is a major problem facing us today. The rapid growth and the applications of advanced production technology resulted in high metal contaminants in wastewater streams. This study is concerned with removing toxic heavy metal ions (copper ions) from industrial wastewater prior to its discharge to the waste streams. In this project, copper ion concentration in a wastewater was reduced from one hundred parts per million (ppm) to less than one part per million and the copper ions were recovered in their metallic form by electrodeposition at the cathode of an electrochemical cell. An oblique rotating barrel, which was partially filled with copper raschig rings, was used as the cathode. The rotating barrel offers a high mass transfer rate and a large cathode surface area for copper electrodeposition. This thesis presents the experimental measurements of the apparent reaction rate constant of copper deposition reaction at different operation variables. These variables include; cell voltage, barrel rotation speed, percent barrel loading, percent barrel immersion, barrel tilt angle, and mode surface area. The experimental results showed that rate of copper deposition reaction inside the rotating barrel was mass transfer and kinetically controlled. With an operating cell voltage of 2.5 to 5.0 V, the overall current efficiency for copper recovery was 20 to 53%, and the electric energy requirement was in the range of 4 to 21 kWh per kilogram of copper recovered from the wastewater. These results indicate that the present electrolytic process is economically feasible for large scale industrial wastewater treatment operations.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:April 2002
Date Type:Completion
Subjects:Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Creators:Al-Shammari, Abdallah A.
Committee Advisor:Chin, Der-Tau
Committee Members:Kahraman, Ramazan and Rahman, M. A. A.
ID Code:10341
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:02
Last Modified:26 Apr 2011 08:07

Repository Staff Only: item control page