Experimental and Numerical Comparison of Dispersion and Sorption of Cr(VI) on Maize Cane Biomass

Abstract

Abstract. Computational and theoretical modelling has become an important tool for the characterization, development, and validation of packed beds. Relevant breakthrough curves would provide much valuable information on designing a fixed bed adsorption process in field applications. In this study, the hydrodynamic properties involved in the Navier–Stokes flow equation, such as velocity, pressure, and permeability, in a packed bed were investigated. Experiments in natural porous media such as maize cane biomass for determining the sorption of Cr(VI) are compared with numerical simulations. The relevant ordinary partial equations were solved in COMSOL Multiphysics Software friendly and efficiently. The close agreement between the experimental and numerical results suggests that the theoretical model of advection-hydrodynamic dispersion can be used to model the transport of Cr(VI) in unsaturated porous media composed of maize cane biomass.

Resumen. El modelado computacional y teórico se ha convertido en una herramienta importante para la caracterización, desarrollo y validación de lechos empacados. Las curvas de avance relevantes proporcionarían información muy valiosa sobre el diseño de un proceso de adsorción de lecho fijo en aplicaciones de campo. En este estudio, se investigaron las propiedades hidrodinámicas involucradas en la ecuación de flujo de Navier-Stokes, como la velocidad, la presión y la permeabilidad, en un lecho empacado. Los experimentos en medios porosos naturales como la biomasa de caña de maíz para determinar la sorción de Cr(VI) se comparan con simulaciones numéricas. Las ecuaciones parciales ordinarias relevantes se resolvieron en COMSOL Multiphysics Software de manera amigable y eficiente. La estrecha concordancia entre los resultados experimentales y numéricos sugiere que el modelo teórico de dispersión hidrodinámica por advección puede usarse para modelar el transporte de Cr(VI) en medios porosos no saturados compuesta por biomasa de caña de maíz.