حذف الکتروشیمیایی هریک از یونهای کادمیم، نیکل و نقره از محلولهای آبی رقیق با استفاده از الکترود بستر جهنده

در این رساله، فرآیند کاهش الکتروشیمیایی یونهای کادمیم، نیکل، و نقره در یک راکتور بستر جهنده مجهز به ناودان مرکزی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور تأثیر مشخصه های عملیاتی شامل غلظت اولیه یون کادمیم، غلظت الکترولیت سدیم سولفات، دانسیته جریان کاربردی و ph اولیه محفظه کاتدی بر حذف الکتروشیمیایی این یون از محلولهای آبی رقیق مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده غلظت الکترولیت و ph اولیه محلول، تأثیر محدودی بر فرآیند حذف الکتروشیمیایی یون کادمیم دارد و دانسیته جریان کاربردی نیز باید متناسب با غلظت اولیه یون کادمیم، باشد. یک مدل ریاضی نیز برای برآورد روند حذف یون فلزی روی الکترود سه بعدی توسعه یافت و درستی آن با توجه به انطباق بسیار خوب مدل با داده های تجربی حذف یون کادمیم تأیید شد. سپس این مدل برای نخستین بار برای فرآیند الکترولیز چند مرحله ای تعمیم داده شد و در این شرایط نیز انطباق آن بر داده های تجربی تأیید شد. برای افزایش کارایی راکتور الکتروشیمیایی ضمن حذف یون کادمیم از محلول با غلظت اولیه 180 قسمت در میلیون، سطح ذرات کاتدی به میزان 1.5 برابر افزایش داده شد و از این طریق زمان فرآیند و مصرف ویژه انرژی الکتریکی برای دستیابی به 99 درصد حذف یون کادمیم، به میزان 30 درصد کاهش یافت. علاوه بر این با کاربرد الکترولیز چند مرحله ای، ضمن افزایش درصد حذف یون کادمیم، مصرف ویژه انرژی الکتریکی کاهش داده شد. در انتها جهت ارزیابی مدل توسعه یافته برای سایر یونهای فلزی، فرآیندهای حذف الکتروشیمیایی یونهای نیکل و نقره، بررسی شد و درستی مدل ارائه شده با توجه به انطباق آن با داده های تجربی حذف الکتروشیمیایی این یونها تأیید شد. حذف الکتروشیمیایی یون نقره در شرایط معمول که واکنش آندی، واکنش جهش گاز اکسیژن است، بررسی شد و سپس برای نخستین بار واکنش آندی با واکنش انحلال مس در محفظه آندی جایگزین شد. در این شرایط با وجود اینکه غلظت نهایی یون نقره و راندمان متوسط جریان تحت تأثیر واکنش آندی قرار نگرفت، مصرف ویژه انرژی الکتریکی 26 درصد کاهش یافت. در مجموع ملاحظه گردید که حذف یونهای فلزی از محلولهای آبی رقیق با استفاده از راکتور بستر جهنده امکان پذیر است. به ویژه اینکه با افزایش سطح الکترود، اعمال الکترولیز چند مرحله ای و جایگزینی واکنش آندی با یک واکنش مناسب، علاوه بر افزایش راندمان فرآیند، مصرف ویژه انرژی الکتریکی کاهش می یابد.