Adsorption of Cadmium and Phenol on Sludge based Activated Carbon. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MSC. Thesis) MSC_Thesis_of_Mohammed_Dauda_(g201403300).pdf - Submitted Version Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذا البحث تم انتاج الكربون المحفز من المخلفات العضوية واستخدامه في معالجة المياه الملوثة بالكادميوم والفينول حيث تمت دراسة امتصاص كل عنصر على حدة وكذلك دراسة الامتصاص الثنائي للعنصرين في نفس المحلول. تم انتاج الكربون المنشط عن طريق التنشيط الكيميائي حيث استخدم هيروكسيد البوتاسيوم وكلوريد الزنك بالاضافة الى حمض الفسفوريك في عملية التنشيط. بعد مرحلة الإنتاج، تم اختيار افضل العينات العينات بناء على كمية الكربون الناتج بعد عملية الحرق بالاضافة الى نتائج ازالة ميثيليني الأزرق. تم عمل عدة اختبارات للعينات المختارة لدراسة خواصها الفيزيائية والكيميائية, من هذه الاختبارات اختبار تحديد المجموعات الوضيفية الموجودة على سطح الكربون المحفز, اختبار حالة السطح وطبيعة تكوين الفراغات البينية بالاضافة الى اختبار تحديد المساحة السطحية . من خلال النتائج تبين ان افضل الظروف لانتاج الكربون باستخدام كلوريد الزنك هي : درجة حرارة 700 درجة مئوية بتركيز 5 مول لمدة 60 دقيقة. حيث ان المساحة السطحية الناتجة هي 319.5 م2 . تم استخدام هذه العينة في معالجة المياه الملوثة بالكادميوم والفينول حيث تمت دراسة امتصاص كل عنصر على حدة وكذلك دراسة الامتصاص الثنائي للعنصرين. تم دراسة تاثير بعض المتغيرات التشغيلية والتي لها تاثير كبير على عملية المعالجة من هذه العوامل : درجة الحموضة, وقت الاتصال بين الكربون والمحلول , كمية الكربون المستخدم و تركيز المواد الملوثة. نتائج الدراسة بينت ان الكربون الذي تم انتاجه يميل الى ازالة الفينول بدرجة اكبر من ازالة الكادميوم , حيث كانت معدل ازالة الكادميوم 28 % بينما معدل ازالة الفينول 53 % , وذلك من خلال ازالة الكادميوم والفينول من نفس المحلول والذي يحتوي على تركيز 100 مجم/ل لكل عنصر حيث كانت درجة الحموضة 5.5 والكربون المستخدم 0.15 جم والمدة الزمنية لاتصال الكربون بالمحلول 480 دقيقة. النتائج اللتي تم الحصول عليها من عملية الامتصاص تمت مطابقتها مع نموذج (لونجموير ) و (فريندليك) حيث لوحظ تطابق افضل للنتائج مع نموذج (فريندليك ). كما ان دراسة معدل الامتصاص للكادميوم والفينول بينيت ان عملية الامتصاص هي عملية امتصاص كيميائي

English Abstract

Adsorption of cadmium (Cd2+) and phenol in the both single and binary solute systems were investigated using activated carbon (AC) produced from Municipal Sewage Sludge. Several AC samples were prepared from sewage sludge using the chemical activation method with three activating agents, namely ZnCl2, H3PO4 and KOH. After the production stage, some AC samples were selected based on their yield and methylene blue removal efficiency and characterized using, Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), and Porosity and Surface area analysis. Results from the characterization studies showed that the best AC sample activated with 5M ZnCl2 at a temperature of 700 oC for a time of 60 minutes, had a specific surface area of 319.5 m2/g. The various adsorption experiments conducted for Cd2+ and phenol removal in both the single and binary solute systems, while taking into account the effect of adsorption parameters such as, pH, initial concentration, adsorbent dosage and contact time, showed that the AC offered high affinity for phenol removal than Cd2+ as evidenced from the adsorption capacities and removal efficiencies of each component. A removal efficiency of 28 % and 53 % were achieved for Cd2+ and phenol, respectively from a binary solution containing an equal concentration of 100 mg/l Cd2+-phenol, at an optimum pH of 5.5, AC dosage of 0.15 g, and contact time of 480 minutes. The isotherms modeling of the experimental data involving initial concentration variation of both component (25 to 300 mg/l), showed that Cd2+ and phenol adsorption were considerably fitted to both Freundlich and Langmuir isotherm models, with the Freundlich model showing the best fit based on its high R2 and n values. Also, adsorption mechanism of both components from the binary solution was attributed to chemisorption, based on the result of equilibrium adsorption data fitting well to the pseudo-second-order kinetic model.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Water and Environmental Engineering Research > Environment
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Muhammad, Hassan Al-Malack
Committee Members:	Oladepo, Sulayman and Alla-Aldeen, A. Bukhari and Abussaud, A. Basim
Depositing User:	DAUDA MOHAMMED (g201403300)
Date Deposited:	17 Jan 2017 08:43
Last Modified:	01 Nov 2019 16:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140158