31921

مطالعه تجربي و مدل‌سازي جذب فلزات نيكل، مس، كادميوم و روي با استفاده از رزين‌هاي منتخب

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1401

1403/9/21

احد قائمي

ندارد

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين تحقيق، بازيافت فلزات با ارزش نيكل، كادميم، مس و روي از فيلتر كيك صنعتي روي به عنوان راهكاري ارزشمند براي مديريت پسماند و تامين منابع ثانويه اين فلزات در صنعت، مورد بررسي قرار گرفته است. پس از بررسي و بدست آوردن پارامتر‌هاي عملياتي موثر، با استفاده از روش سطح پاسخ، تاثير چهار پارامتر عملياتي موثر دما، زمان، نسبت جامد به مايع و pH به صورت تجربي بررسي شده‌است. جذب نيكل، مس، كادميم و روي بر روي دو رزين تجاري CH030 و CH020 از شركت كنفتك كانادا به عنوان تابعي از pH، دما، زمان و مقدار رزين با RSM در پنج سطح بررسي شده‌است. بر اساس نتايج بدست آمده از جذب ناپيوسته، مشخص شد كه اين رزين‌ها كه داراي گرو‌ه‌ عاملي آمينو فسفونيك اسيد هستند، فلزات نيكل، كادميم، مس و روي را به طور موثري از محلول اسيدي ليچينگ واقعي جذب مي‌كنند. مدل‌سازي سطح پاسخ با استفاده از طرح مركب مركزي ايجاد شد. معيارهاي آماري ضريب همبستگي به صورت تجربي براي نيكل، مس، كادميم و روي به ترتيب 9418/0، 9753/0، 9657/0 و 9189/0 بدست آمد. جذب نيكل، مس،‌ كادميم و روي از مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم پيروي كرد و تمامي محاسبات ترموديناميكي و سينتيكي، برهم‌كنش شيميايي بين سطح رزين و يون‌هاي نيكل، كادميم، مس و روي را نشان داد. مقدار آنتالپي بزرگ‌تر از يك براي هر چهار فلز بدست آمد كه نشان دهنده گرماگير بودن فرآيند جذب آن‌ها است. شدت جذب بهينه 408/13، 087/7، 357/4، 040/15 ميلي‌گرم در گرم از نيكل، مس، كادميم و روي در شرايط عملياتي بهينه 20 دقيقه، 30 درجه سلسيوس، pH برابر با 5 و 4 گرم رزين در ليتر بر اساس نتايج مدل‌سازي سطح پاسخ حاصل شد. همچنين نتايج نشان داد كه در pH بيشتر از 6 يون‌هاي فلزي تمايل به تشكيل رسوب به صورت هيدروكسيد‌هاي فلزي داشته كه اين باعث ايجاد خطا در اندازه‌گيري ميزان فلزات جذب شده مي‌شود.

1403/11/01

Experimental study and modeling of adsorption of nickel, copper, cadmium and zinc metals using selected resins

12/11/2025 12:00:00 AM

In this research, the recovery of valuable metals such as nickel (Ni), cadmium (Cd), copper (Cu) and zinc (Zn) from industrial zinc filter cake has been investigated as a valuable solution for waste management and providing secondary sources of these metals in the industry. After examining and obtaining the effective operational parameters, using the response surface method, the effect of the four effective operational parameters of temperature, time, solid-to-liquid ratio, and pH have been experimentally investigated. Adsorption of Ni, Cd, Cu and Zn on two commercial resins CH030 and CH020 from Canftech Company as a function of pH, temperature, time and solid-to-liquid ratio has been investigated with RSM at five levels. Based on the results obtained from Batch adsorption, it was found that these resins, which have the aminophosphonic acid functional group, adsorb Ni, Cd, Cu and Zn metals effectively from the real acid leaching solution. Response surface modeling was developed using a central composite design (CCD). Statistical criteria of correlation coefficient (R2) values were obtained experimentally for nickel, copper, cadmium and zinc, respectively 0.9418, 0.9753, 0.9657 and 0.9189. The adsorption of nickel, copper, cadmium and zinc followed the pseudo-second-order kinetic model and all thermodynamic and kinetic calculations showed the chemical interaction between the surface of the resin and the ions of Ni, Cd, Cu and Zn. An enthalpy value greater than 0 was obtained for all four metals, which indicates that their adsorption process is endothermic. The optimal adsorption capacity of 13.408, 7.087, 4.357, 15.040 mg/g of nickel, copper, cadmium and zinc in optimal operating conditions of 20 min, 30°C, pH of 5 and 4 g/L was obtained based on the results of RSM. The results showed that at pH greater than 6, metals are precipitated as hydroxides in the solution and cause errors in the analysis of the concentration of metals adsorbed on the resin.

يون فلزات , ترموديناميك , سينتيك , جذب سطحي , روش سطح پاسخ , رزين هاي تبادل يوني , بازيافت فلزات سنگين

metal ions , Thermodynamics , Kinetics , adsorption , response surface methodology , Ion exchange resins , Heavy metal recycling

Amir Hosein Moeil

Ahad Ghaemi