بررسی آزمایشگاهی و مدل سازی حذف یون نیترات ازآب آلوده به روش فرایند تبادل یونی

آزمایشهای تعادل جذب با استفاده از نمونه ی آب زیرزمینی شیراز و محلولهای مصنوعی با غلظتهای مختلف نیترات و حضور یونهای کلراید و سولفات در محلول، انجام پذیرفتند. داده های آزمایشهای تعادل با ایزوترمهای تجربی جذب سطحی و ایزوترم بقای جرم بخوبی توصیف گردیدند. اما ضرایب ایزوترمهای جذب سطحی با تغییر پارامترهای آزمایشگاهی تغییر می کنند. در حالیکه توصیف تعادل جذب با یک رابطه ی نسبتا ثابت ایزوترم بقای جرم امکان پذیر می باشد. بعلاوه، آزمایشهای کینتیک جذب به کمک محلولهای مصنوعی با غلظتهای مختلف نیترات و جرمهای مختلف رزین انجام گردیدند. بدین ترتیب کینتیک جذب در شرایط مختلف آزمایشگاهی، با مدلهای مختلف تجربی و استدلالی مورد ارزیابی قرار گرفت. ترمهای واکنش شیمیایی، دیفیوژن لایه ای و دیفیوژن ذره ای بطور همزمان و جداگانه در مدلهای کینتیک استدلالی مختلف در نظر گرفته شدند. مدلهای استدلالی داده های کینتیک جذب را بخوبی توصیف می کنند. اما کینتیک جذب ابتدا توسط فرایند انتقال جرم خارجی کنترل می گردد و سپس دیفیوژن ذره ای کنترل کننده فرایند جذب می باشد. همچنین تفاوت نسبی مقادیر تخمینی پارامترهای مدلهای استدلالی بسیار کمتر از تخمینهای حاصل از مدلهای کینتیک تجربی می باشد. بنابراین مدلهای استدلالی در توصیف داده های کینتیک جذب بیشتر قابل اعتماد می باشند. در ادامه ی تحقیق، چندین آزمایش ستون تک جذبی و چند جذبی برای بررسی فرایند جذب انجام گردیدند. این آزمایشها با دبی های مختلف جریان، غلظت های اولیه نیترات مختلف و حضور یونهای رقابت کننده در محلول ورودی انجام گردیدند. به منظور پیش بینی منحنی شکست تستهای ستون، معادله ی انتقال جرم و جذب در محیط متخلخل هم به روش تحلیلی و هم به روش عددی حل شد. هر دو فرض تعادل موضعی و تئوری دیفیوژن ذره در معادله ی انتقال جرم و جذب بطور جداگانه در مدل سازی فرایند جذب در ستونها مد نظر قرار گرفتند و منحنی های شکست آزمایشگاهی و محاسباتی با یکدیگر کاملا منطبق بودند. همچنین پارامترهای ایزوترم جذب که از آزمایشهای ستون برآورد گردیدند توسط نتایج محاسباتی حاصل از آزمایشهای تعادل جذب تایید گردیدند. در نتیجه می توان رفتار ستون های جذب را با استفاده از نتایج آزمایشهای تعادل جذب و بکار گیری ایزوترم بقای جرم پیش بینی کرد. اما در صورت استفاده از روش تحلیلی و با کمک نتایج آزمایشهای batch، نقطه ی شکست ستون و شیب منحنی شکست دست بالا تخمین زده می شود. بعلاوه، تاثیر رزین تعویض یونی در تصفیه ی درجای آب آلوده در یک پایلوت مدل آب زیرزمینی بررسی گردید. حجم زیادی رزین در اطراف چاه آزمایشگاهی به عنوان لایه ی نفوذپذیر فعال ریخته شد و فرایند جذب با موفقیت در آن صورت پذیرفت. در اضافه، معادله ی انتقال جرم و جذب در دستگاه استوانه ای به روش عددی حل گردید. منحنی های شکست آزمایشگاهی بخوبی توسط جوابهای مدل سازی با هر دو فرض تعادل موضعی و تئوری دیفیوژن ذره توصیف گردیدند.