Removal of cadmium by electrocoagulation and a cost evaluation

Özet

Kadmiyumun giderimi için elektrokoagülasyon metodu seçilmiştir. Bu çalışmada akım yoğunluğu, pH ve destek elektrolit gibi parametrelerin etkileri çalışılmıştır. Optimum pH değerinin tespit edilmesi için $Cd^{+2}$ konsantrasyonu, karıştırma hızı ve çözelti sıcaklığı 250 mg/L, 150 rpm ve 293 K olarak sabit tutulmuştur. Elde edilen sonuçlar pH 6’nın en yüksek giderim verimini sağladığını göstermiştir. Giderim verimine akım yoğunluğu ve destek elektrolit konsantrasyonunun etkisi incelendiğinde pH 6 optimum değer olarak sabit tutulmuştur. Akım yoğunluğu değerleri 0,25, 0,50, 1,00 ve 1,50 $mA/cm^2$ olarak seçilmiştir. Artan akım yoğunluğu önmemli bir şekilde $Cd^{+2}$ giderimini artırmıştır. 250 mg/L başlangıç konsantrasyonu ve 30 dakikalık reaksiyon süresince 0,25, 0,50, 1,00 ve 1,50 $mA/cm^2$ akım yoğunluklarında sırası ile 58%, 85%, 95% and 99%’luk giderim elde edilmiştir. Akım yoğunluklarındaki artış enerji tüketiminde önemli bir artışa sebep olmuştur. pH 6’da 30 dakikalık reaksiyon süresinde enerji tüketimi 0,50, 1,00 ve 1,50 $mA/cm^2$ akım yoğunluklarında sırası ile 1,575, 3,85 ve 7,51 kW-h/ m3 değerlerinde gerçekleşirken, 0,25 $mA/cm^2$ akım yoğunluğu için 0,363 $kW-h/m^3$ olmuştur. Giderim verimine destek elektrolit konsantrasyonunun olumsuz etkisi olduğu belirlenmiştir. Destek elektrolit konsantrasyonu arttıkça, giderim verimi azalmıştır ve enerji tüketimi artmıştır. Deney sonuçlarından, sulu ortamdan pH 6, 250 mg/L $Cd^{+2}$ konsantrasyon, 150 rpm karıştırma hızı, 293 K çözelti sıcaklığı ve 1,50 $mA/cm^2$’lik akım yoğunluğunda %99 giderim veriminin elde edilebileceği belirlenmiştir.

Abstract

The electrocoagulation method was selected for the removal of $Cd^{+2}$. The effects of the parameters such as current density, pH, and supporting electrolyte concentration on this method were studied. The $Cd^{+2}$ concentration, stirring speed, and temperature were 250 mg/L, 150 rpm, and 293 K in the determination of the optimum pH. The results obtained showed that a pH of 6 provided the highest $Cd^{+2}$ removals. A pH of 6 was taken to be a constant optimum value while studying the effects of current density and supporting electrolyte concentration on removal. Current density values were chosen as 0.25, 0.50, 1.00, and 1.50 $mA/cm^2$ . Increasing current density increased Cd+2 removals significantly. Removal of 58%, 85%, 95%, and 99% were found for current densities of 0.25, 0.50, 1.00, and 1.50 $mA/cm^2$ with an initial concentration of 250 mg/L with a reaction time of 30 minute, respectively. An increase in current density caused an extreme increase in energy consumption. Energy consumption was 0.363 $kW-h/m^3$ for a current density of 0.25 $mA/cm^2$ with a reaction time of 30 minutes while it was 1.575, 3.85, and 7.51 $kWh/m^3$ for a current density of 0.50, 1.00 and 1.50 $mA/cm^2$ at a pH of 6, respectively. It was found that the effect of supporting electrolyte concentration on removal efficiency was negative. As supporting electrolyte concentration increased, removal efficiency decreased and the energy consumption rate increased. It was determined, as a the result of the experiments, that $Cd^{+2}$ ions can be removed at the rate of 99% with a pH of 6, a 250 mg/L $Cd^{+2}$ concentration, a 150 rpm stirring speed, a temperature of 293 K and a current density of 1.50 $mA/cm^2$ in an aqueous solution