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Extension of the pore diffusion approach for modelling binary adsorption of lead and arsenic ions in a fixed-bed column packed with atlantic cod fish scales

Authors

  • A. Basu,

    Corresponding author
    1. Faculty of Engineering, Petroleum Technology Research Center, University of Regina, Regina, SK, Canada S4S 0A2
    • Faculty of Engineering, Petroleum Technology Research Center, University of Regina, Regina, SK, Canada S4S 0A2.
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    • Postdoctoral research fellow.

  • M. S. Rahaman,

    1. Environmental Engineering Program, Department of Chemical Engineering, Yale University, 9 Hillhouse Avenue, New Haven, CT 06511
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  • M. R. Islam

    1. Department of Civil and Resource Engineering, Dalhousie University, D510, 1360 Barrington St, Halifax, NS, Canada B3J 2X4
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Abstract

The removal of lead and arsenic ions using Atlantic Cod (Gadus morhua) fish scale involves ion exchange, chemisorption, and precipitation of its constituents and is competitive with respect to adsorption onto the negatively charged heterogeneous substrates. The nonlinear sorption equilibrium concept is preceded by pore diffusion of the solute and is utilised for numerical modelling of this binary adsorption. Numerical simulation data demonstrate reasonable agreements with experimental results of dynamic column tests. Sensitivity analyses confirm that parameters such as porosity, adsorption coefficient, mobility of ions, and number of sorption sites contribute significantly to breakthrough interval of contaminant in dynamic columns. At lower pH values (7–8.04), the adsorption coefficients of cations such as lead are significantly lower than at pH value of 11.0.

Abstract

L'élimination des ions de plomb et d'arsenic grâce à l'utilisation des écailles de morues de l'Atlantique (Gadus morhua) comprend des échanges ioniques, des adsorptions chimiques et la précipitation de ses composants. Cette méthode est efficace par rapport à l'adsorption dans des substrats hétérogènes négativement chargés. Le concept de l'équilibre de la sorption non linéaire est précédé par la diffusion interstitielle des solutés et est utilisé pour créer des modèles numériques de cette adsorption binaire. Les données de simulation numérique sont conformes aux résultats expérimentaux des essais dynamiques en colonne. Les analyses de sensibilité confirment que des paramètres tels que la porosité, le cœfficient d'adsorption, la mobilité ionique, ainsi qu'un certain nombre de sites de sorptions contribuent de manière considérable à l'apparition d'intervalles de contaminant dans les tests dynamiques en colonnes.

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