The Potential Capacity of Carbon Fly Ash Coated with Polyelectrolytes in Removing Cadmium from Water. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (Thesis)
Thesis_report_Disk.pdf - Submitted Version Download (3MB) | Preview |
Arabic Abstract
الاسم الكامل : أولابيميو فاتاي أبيديمي عنوان الرسالة : القدرة المحتملة للرماد الكربوني المتطاير المغلفة بالبولي الكتروليت في إزالة المجال التخصص الرئيسي : العلوم البيئي تاريخ الشهادة : ابريل 2017 الرماد المتطاير هو أحد النفايات الصناعية التي تُنتج في محطات توليد الطاقة والحرق، ويمكن أن تلوث البيئة وتضيف تكلفة إضافية للتخلص السليم منها. وقد ركزت الجهود البحثية الأخيرة على تطوير طرق لاستخدام الرماد المتطاير في تطبيقات صديقة للبيئة مثل إزالة ملوثات المياه بطرق مثل آلية الامتزاز. في هذه الدراسة، تم تعديل سطح الرماد المتطاير باستخدام بولي كلوريد الأمونيوم ثنائي الميثيل ثنائي ومحلول سلفونيت البوليسترين الأيونية لإنتاج طبقات بولي الكتروليت واستخدمت (5 طبقات و 20 طبقة) لتعزيز قدرتها على إزالة الكادميوم ، من المياه الملوثة. وقد تم دراسة خصائص التشكل السطحي والتركيب الكيميائي للرماد المتطاير المغلف بالكوليتيروليت باستخدام المجهر الإلكتروني في مجال الأشعة السينية ، الأشعة تحت الحمراء ، والتقنيات الحرارية التحليلية. أجريت دراسات الامتزاز لتقييم تأثير الرقم الهيدروجيني، وتركيز مادة الامتصاص، ووقت المعالجة، وتركيز الملوث، ومعدل الخلط والطبقات الممتزة على كفاءة إزالة الكادميوم. وتم تحديد امتصاص الكادميوم بواسطة خام الرماد المتطاير والرماد المتطاير المعالج بالحمض والرماد المتطاير المغلف بخمس طبقات وعشرين طبقة من البولي الكتروليت لتشكل ايونات معتمدة على الرقم الهيدروجيني، وبأمثل كفاءة امتزاز عند الرقم الهيدروجيني 9 أنتجت كفاءة إزالة تقدر ب 98.6٪. وكانت المجموعة الأمثل من العوامل للإزالة هي أربعة جرامات/ لتر كجرعة من الممتزات، و 15 دقيقة كوقت معالجة، 150 دورة في الدقيقة بالنسبة لمعدل الخلط ، 2 ملغ / لتر من التركيز الأولي للكادميوم ورماد متطاير مغلف بخمس طبقات من البولي الكتروليت. تم تقييم بيانات الامتصاص في التوازن من قبل مخططات نماذج لانجموير، فريوندليتش، و سكاتشارد المتناظرة. قيم معاملات التحديد الخاصة بها توافقت بشكل جيد مع بيانات الامتصاص. الثابت اللابعدي، وثابت و فريوندليتش أظهر أن هناك عملية امتصاص مؤاتية بين أيونات الكادميوم (2) و الممتزات في محلول مائي. وأشارت النتائج التي تم الحصول عليها لتحليل مخطط سكاتشارد وجود مواقع ملزمة متعددة على سطح والرماد المتطاير المغلف بالبولي الكتروليت الذي أكدت التوافق الجيد في نموذج فريوندليتش. وأشارت تجربة الامتزاز الى نسبة امتزاز 55% و 35% من أيونات الكادميوم (2) بواسطة الرماد المتطاير المغلف بخمس طبقات وعشرين طبقة من البولي الكتروليت
English Abstract
Fly ash (FA) is an industrial waste generated from power stations and incineration, its can pollute the environment and adds extra cost for proper disposal. Recent research efforts have consequently focused on developing ways to utilize FA in environmentally-friendly applications such as removing water pollutants by adsorption mechanism methods. In this study, the surface of FA was modified with cationic poly diallyl dimethyl ammonium chloride (PDADMAC) and anionic polystyrene sulfonate (PSS) solutions to produce polyelectrolyte (PE) layers (5 and 20 layers were used) to enhance its capacity to remove cadmium, Cd (II), from polluted water. Surface morphology and chemical composition of the polyelectrolyte-coated fly ash adsorbent (PEFA) was characterized using Field-Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Fourier-Transform Infrared (FTIR), X-ray Diffractometer (XRD) and Thermogravimetric analytical (TGA) techniques. Batch mode adsorption studies were conducted to assess the effect of pH, adsorbent dosage, time of contact, initial contaminant concentration, mixing rate and adsorbent layers on the removal efficiency of Cd. The sorption of Cd (II) ions by raw fly ash (RFA), acid treated fly ash (AFA) and (PEFA)5 and (PEFA)20 were established to be pH dependent with optimum adsorption achieved at pH 9 yielding 98.6 % removal. The optimum set of parameters for the removal were 4 g/L dose of adsorbents, 15 min contact time, 150 rpm mixing rate, 2 mg/L of Cd (II) initial concentration and 5 layers PE coated FA. Sorption data at equilibrium were evaluated by Langmuir, Freundlich, and Scatchard plot isotherm models. Their respective R2 values were well fitted to the sorption data. The dimensionless (RL) and Freundlich constant (n) indicated a favorable sorption process between the adsorbents and Cd (II) ions in aqueous solution. The results obtained for Scatchard plot analysis indicated the presence of multiple binding sites on PEFA surface which confirmed the good fit in the Freundlich model. The desorption experiment indicated 55% and 35% desorption of Cd (II) ions from the 5 and 20 layers PE coated FA.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Environmental |
| Department: | College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences |
| Committee Advisor: | Bassam, S.T |
| Committee Members: | Tahar, Laoui and Mazen, Khaled |
| Depositing User: | FATAI OLABEMIWO (g201405060) |
| Date Deposited: | 01 Jun 2017 11:23 |
| Last Modified: | 30 Dec 2020 11:47 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140346 |