ارزيابي حذف رنگ از محلولهاي آبي توسط ستون بستر- ثابت كربن فعال با استفاده از مدل توماس

Using Thomas Model to Evaluate Dye Removal from Aqueous Solutions in Fixed-bed Columns of Activated Carbon

در اين تحقيق، جاذب مورد نياز براي حذف رنگهاي Acid Black1 و Acid Blue 113 با استفاده از فرايند شيميايي-گرمايي از مخروط درخت كاج تهيه گرديد و بعد از تعيين مشخصات شيميايي و فيزيكي، به‌منظور حذف رنگ مورد استفاده قرار گرفت. مطالعه جذب هر دو رنگ در حالت منقطع به‌منظور تعيين مدل ايزوترمي مطلوب، صورت پذيرفت. همچنين جذب هر دو رنگ در حالت جريان پيوسته با استفاده از ستون بستر ثابت از كربن توليد شده، مطالعه گرديد. عملكرد ستون جاذب با تغيير متغيرهاي دبي، ارتفاع بستر جاذب و غلظت رنگ ورودي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه منحني‌هاي شكست ستون به متغيرهاي مطالعه شده وابسته است. رفتار ستون جاذب با استفاده از مدل توماس به‌روش غير خطي، بررسي و پارامترهاي مدل تعيين شد. مدل‌هاي ايزوترمي لانگمير و فروندليچ به‌منظور بررسي تعادل جذب، مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج اين مطالعه نشان داد كه جذب هر دو رنگ توسط جاذب، از مدل ايزوترمي لانگمير تبعيت مي‌كند. همچنين مدل توماس توانست به نحو قابل قبولي رفتار جذب رنگهاي مورد مطالعه را توصيف كند. مقادير ظرفيت ستون در جذب هر رنگ با مقادير ظرفيت ايزوترمي آن مقايسه گرديد.

For the purposes of this study, activated carbon was derived from pine-cone by a chemical-thermal process. Initially, its chemical and physical properties were determined before it was used for the removal of Acid Black 1 and Acid Blue 113 dyes. A batch sorption study was carried out in order to obtain the optimum isotherm model. The monolayer maximum saturation capacities of AB1 and AB113 dyes based on Langmuir isotherm model were determined to be 458 mg dye/g carbon and 286 mg dye/g carbon, respectively. Adsorption of dyes was also studied in a continuous-flow state using a fixed-bed column of activated carbon. The effects of operating variables such as flow rate, bed depth, and dye concentration on the column operation were studied. Data confirmed that the breakthrough curves depended on flow rate, bed depth, and initial dye concentration. Column behavior was investigated using Thomas Model and model parameters were determined by a non-linear regression method. The Langmuir and Freundlich isotherm models were used to fit the experimental data. The best fit of the adsorption isotherm data was obtained using the Langmuir model for both dyes. The results showed that Thomas Model was suitable for the description of breakthrough curves under the experimental condition. The column adsorption capacity was also compared with equilibrium adsorption capacities for each dye.