بررسی میزان حذف کادمیوم از آب به وسیله کربن فعال دانه ای (GAC)

کادمیوم یکی از فلزات سنگین سمی است که از راه های مختلف نظیر پساب های صنعتی، خانگی، کشاورزی و مکان های دفن غیربهداشتی مواد زاید شهری و صنعتی وارد منابع آب می شود. بررسی ها نشان می دهد آب های سطحی یا زیرزمینی در بعضی از مناطق اطراف منابع آلاینده، در مقادیر 1/0 تا 1 میلی گرم بر لیتر به کادمیوم آلوده می باشند. درباره تعیین ایزوترم ها و عوامل موثر بر آن مربوط به حذف غلظت های کم کادمیوم (موجود در منابع آب آلوده شده) با استفاده از کربن فعال تحقیقی صورت نگرفته است. هدف از این تحقیق تعیین ایزوترم های جذب کادمیوم روی کربن فعال دانه ای، تعیین اثرات دما و pH آب روی ایزوترم های جذب و همچنین تعیین میزان کارآیی ستون کربن فعال در حذف کادمیوم از آب بوده است.
وزن های مشخصی از کربن فعال (05/0 تا 7/0 گرم) به 250 میلی لیتر آب حاوی غلظت معین کادمیوم (2/0 تا 5 میلی گرم بر لیتر) موجود در ارلن مایرها به طور جداگانه اضافه شد و pH آنها در مقدار مورد نظر تنظیم گردید. ارلن ها در داخل انکوباتور یخچال دار مجهز به تکان دهنده (شیکر) قرار گرفتند و دمای مورد نظر تنظیم شد. به منظور تعیین زمان به تعادل رسیدن جذب، ارلن ها به مدت زمان های مختلفی از 30 دقیقه تا 6 ساعت در انکوباتور تکان داده شدندکه پس از هر بار میزان کادمیوم محلول باقی مانده پس از صاف کردن نمونه ها مطابق روش استاندارد به وسیله دستگاه جذب اتمی مورد اندازه گیری قرار می گرفت. با استفاده از داده های مربوط به آزمایشات تعیین ایزوترم ها، سینتیک جذب کادمیوم روی کربن فعال، اثر میزان کربن فعال بر سرعت جذب، اثر غلظت اولیه کادمیوم بر راندمان جذب، و همچنین اثرات تغییر دما و pH بر ایزوترم ها تعیین گردید. میزان جذب کادمیوم روی ستون کربن فعال در شرایط کار، با میزان پیش بینی شده از روی ایزوترم مقایسه شد. منحنی های نقطه شکست مربوط به عبور آب حاوی کادمیوم برای غلضت 26/0 میلی گرم بر لیتر در زمان تماس بستر خالی (EBCT) برابر 30 دقیقه و برای غلظت 59/0میلی گرم بر لیتر در دو زمان تماس 30 و 60 دقیقه رسم گردید.
با افزایش pH و افزایش دما میزان جذب کادمیوم روی کربن فعال افزایش یافت. با افزایش غلظت اولیه کادمیوم با این که میزان جذب آن روی واحد وزن کربن فعال () زیاد شد، اما راندمان حذف آن روی مقدار مشخصی از کربن فعال کاهش یافت. جذب کادمیوم روی کربن فعال از معادله سینتیک درجه اول تبعیت کرد. با افزایش میزان کربن فعال سرعت جذب کادمیوم افزایش یافت. برای غلظت 26/0 میلی گرم بر لیتر کادمیوم، نقطه شکست پس از عبور آب به میزان55 برابر حجم بستر خالی و برای غلظت 59/0 میلی گرم بر لیتر پس از عبور 40 برابر حجم بستر خالی اتفاق افتاد. میزان جذب کادمیوم روی ستون کربن فعال بیشتر از میزان پیش بینی شده از ایزوترم بود.
گر چه حذف کامل 26/0 و 59/0 میلی گرم بر لیتر کادمیوم از آب به وسیله ستون کربن فعال امکان پذیر است اما نقطه شکست در منحنی مربوط به عملکرد ستون نسبتا زود فرا می رسد.