شماره ركورد
33872
پديد آورنده
حسن نوروزي
عنوان
بررسي تجربي تاثير كربن آلي بر حذف كروم از خاك به روش پالايش بيوالكتروسينتيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/14
استاد راهنما
دكتر پريسا حجازي
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
پژوهش حاضر به بررسي تجربي و توسعه مدلسازي فرايند پالايش بيوالكتروسينتيك خاكهاي رسي آلوده به كروم ششظرفيتي در حضور كربن آلي (گلوكز) پرداخته است. آزمايشها در يك سامانه الكتروسينتيك پليمري بهصورت مكعب مستطيل به ابعاد 5×8×14 سانتيمتر مكعب شامل بخش مياني حاوي خاكآلوده و دو مخزن انتهايي براي محلولهاي الكتروليت انجام شد. خاك مورداستفاده، خاكي رسي با رطوبت 20% با غلظت اوليه 500 ميليگرم بر كيلوگرم كروم(VI) آلوده شد. در اين پژوهش 250 گرم از خاكآلوده در چهار سامانه شامل شاهد غير زيستي (Blank)، زيستپالايي (Bio)، الكتروسينتيك (EK) و بيوالكتروسينتيك (BioEK) طي هشت روز بررسي شد. غلظت گلوكز در سه سطح 0، 1 و 2% وزني/وزني بررسي و به سامانههاي زيستي 10% وزني/وزني مايه تلقيح افزوده شد. همچنين در سامانههاي تحت ميدان الكتريكي، اختلافپتانسيل 1 ولت بر سانتيمتر اعمال گرديد. نتايج نشان داد كه تركيب ميدان الكتريكي، فعاليت ميكروبي و حضور كربن آلي در قالب سامانه BioEK بالاترين كارايي حذف را فراهم ميكند. بالاترين راندمان حذف كروم(VI) در سامانههاي Blank ،Bio و EK به ترتيب حدود 25، 40 و 80% حاصل شد، درحاليكه در سامانه BioEK با حضور 2% گلوكز به بيش از 89% رسيد. همچنين حتي افزودن گلوكز در سطح متوسط نيز موجب افزايش معنيدار راندمان BioEK شد، درحاليكه در سامانههاي فاقد ميدان الكتريكي اين اثر محدود بود. بررسي مصرف گلوكز نشان داد كه در سامانههاي تحت ميدان الكتريكي، كاهش غلظت آن سريعتر و تقريبا مشابه در EK و BioEK بوده كه بيانگر نقش قابلتوجه اكسيداسيون غير زيستي ناشي از ميدان الكتريكي است. در بخش مدلسازي، از چارچوب نرنست-پلانك-پواسون توسعهيافته همراه با سينتيكهاي ميكروبي مبتني بر مدلهاي مونود و مونود دوگانه براي توصيف همزمان انتقال كروم و واكنشهاي زيستي استفاده شد. مدل توسعهيافته توانست روند حذف كروم(VI)، رشد زيستتوده، مصرف گلوكز و كاهش ميكروبي كروم(VI) را با دقت بالا بازنمايي كرده و انطباق خوبي با دادههاي تجربي نشان دهد. درمجموع، نتايج بيانگر آن است كه سامانه بيوالكتروسينتيك با بهرهگيري از همافزايي فرايندهاي الكتروسيتنيكي، فعاليتهاي زيستي و تامين كربن آلي، رويكردي موثر و پايدار براي پالايش و سمزدايي خاكهاي رسي آلوده به كروم(VI) محسوب ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/01
عنوان به انگليسي
Experimental Investigation of the Effect of Organic Carbon on Chromium Removal from Soil by Bioelectrokinetic Remediation Method
تاريخ بهره برداري
10/6/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حسن نوروزي
چكيده به لاتين
This study investigated the experimental performance and mathematical modeling of bioelectrokinetic remediation of clayey soils contaminated with hexavalent chromium [Cr(VI)] in the presence of an organic carbon source (glucose). Experiments were conducted in a custom-designed electrokinetic cell consisting of a rectangular polymeric chamber (14×8×5 cm^3) with a central compartment for contaminated soil and two end chambers for the electrolytes. The soil used was clayey with a moisture content of 20% and was artificially contaminated with 500 mg Cr(VI)/kg using potassium dichromate. A total of 250 g of contaminated soil was treated over eight days under four different systems: non-biological control (Blank), bioremediation (Bio), electrokinetic (EK), and combined bioelectrokinetic remediation (BioEK). Glucose was applied at three levels (0, 1, and 2% w/w), and a 10% (w/w) microbial inoculum was added to the biological systems. An electric potential gradient of 1 V/cm was applied to the EK and BioEK systems. The results demonstrated that combined action of the electric field, microbial activity, and organic carbon in the BioEK system led to the highest remediation efficiency. The overall removal efficiencies of Cr(VI) in the Blank, Bio, and EK systems were approximately 25, 40, and 80%, respectively, while the BioEK system achieved more than 89% removal in the presence of 2% glucose. Even a moderate glucose concentration significantly enhanced BioEK performance, whereas its effect was limited in systems without an applied electric field. Analysis of glucose concentration revealed that its depletion occurred much faster in electrokinetic systems, being nearly identical in EK and BioEK, indicating the significant role of field-induced abiotic oxidation. In the modeling section, an extended Nernst–Planck–Poisson framework integrated with microbial kinetics based on the Monod and dual Monod models was developed to simultaneously describe Cr(VI) transport and bioreduction processes. The model accurately reproduced Cr(VI) removal dynamics, biomass growth, glucose consumption, and microbial reduction behavior, showing excellent agreement with the experimental data. Overall, the findings confirm that the bioelectrokinetic system, by harnessing the synergistic effects of electrokinetic transport, microbial activity, and organic carbon supplementation, provides an effective and sustainable approach for the remediation and detoxification of Cr(VI)-contaminated clay soils.
كليدواژه هاي فارسي
پالايش بيوالكتروسينتيك , كروم ششظرفيتي , گلوكز , مدلسازي , سينتيك ميكروبي
كليدواژه هاي لاتين
Bioelectrokinetic remediation , Hexavalent chromium , Glucose , Modeling , Microbial kinetics
Author
Hassan Norouzi
SuperVisor
Dr Parisa Hejazi