بررسی آزمایشگاهی و ارزیابی مدل‌های سینتیک واجذب کادمیم از بار رسوبی بستر در یک کانال دایره‌ای

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و محیط زیست، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

در سراسر دنیا، بیشتر منابع آب‌های سطحی و رودخانه‌ها با آلودگی‌های مختلفی در تماس هستند. یکی از آلودگی‌های صنعتی، ورود فلزات سنگین به رودخانه‌ها و جذب آنها توسط رسوبات است. از سوی دیگر، فلزات سنگین در برخی شرایط محیطی ممکن است از رسوبات آزاد شوند. در این تحقیق، به‌منظور بررسی پدیدة واجذب کادمیم توسط رسوبات، ابتدا رسوبات با قطر متوسط 54/0 میلی‌متر به‌طورمصنوعی با کادمیم با غلظت‌های مختلف آلوده شدند. سپس اثر غلظت کادمیم و همچنین سرعت جریان بر نرخ واجذب از رسوبات آلوده به‌صورت آزمایشگاهی در یک فلوم دایره‌ای با قطر 6/1 متر و عرض 2/0 متر در سرعت‌های 18/0 و 35/0 متربرثانیه بررسی شد. نتایج آزمایش‌های واجذب نشان داد که بیشتر کادمیم قابل واجذب در حدود 5/0 ساعت از رسوبات دفع می‌شوند. با افزایش غلظت کادمیم، نرخ واجذب نیز افزایش یافت به‌طوری که با افزایش غلظت از mg/kg 7 تا mg/kg 5/49 نرخ واجذب از 7/10 تا 30 درصد افزایش یافت. همچنین افزایش سرعت جریان تاثیر ناچیزی بر نرخ واجذب داشت؛ به‌طوری‌که در حداکثر غلظت نرخ‌واجذب به‌ازای سرعت‌های 18/0 و 35/0 متربرثانیه به‌ترتیب 25 و 30 درصد مشاهده شد. پس از بررسی مدل‌های سینتیک واجذب مشخص شد که معادله‌های پخشیدگی سهموی دوگانه با 99/0 = R2، 77/5 = SSE و خطای متوسط نسبی 02/7 درصد دقت بیشتری نسبت به معادله‌های دیگر دارند. نتایج آزمایش‌های این تحقیق نشان داد که بیشتر ذرات رسوب و کادمیم پیوند قوی از نوع شیمیایی با هم ‏برقرار کرده‌اند و فرایندهای جذب و واجذب فلزهای سنگین توسط رسوبات ‏برگشت‌ناپذیر هستند.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Study and evaluation of kinetic models of cadmium desorption from bed sediment load in a circular Flume

نویسندگان [English]

  • Mohsen Nasrabadi 1
  • Mohammad Hosein Omid 2
1 Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Environment,, Arak University, Arak, Iran.
2 Department of Irrigation and Reclamation Engineering,, Faculties of Agricultural and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Most surface water sources and rivers are exposed to various pollutants in all around the world. One of the industrial pollutants is the entry of heavy metals into rivers and their absorption by sediments. In this study, to investigate the cadmium desorption from sediments, the sediments with an average diameter of 0.54 mm were first artificially contaminated with cadmium at different concentrations. Then, the effect of cadmium concentration and flow velocity on the desorption rate from contaminated sediments was investigated experimentally in a circular flume with a diameter of 1.6 m and a width of 0.2 m at velocities of 0.18 and 0.35 m/s. The results of the desorption experiments showed that most of the desorbable cadmium was removed from the sediments in about 0.5 h. With increasing cadmium concentration, the desorption rate also increased, so that with increasing concentration from 7 mg/kg to 49.5 mg/kg, the desorption rate increased from 10.7 to 30%. Also, increasing the flow rate had a negligible effect on the desorption rate; so that at the maximum concentration, the desorption rate was observed to be 25 and 30% for velocities of 0.18 and 0.35 m/s, respectively. After examining the desorption kinetic models, it was found that the double parabolic diffusion equations with R2 = 0.99, SSE = 5.77, and mean relative error of 7.02% are more accurate than the other equations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Desorption rate
  • cadmium
  • river sediments
  • desorption kinetic models
تحقیقات آب و خاک ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 05 شهریور 1404

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار