عنوان پایان‌نامه
مدلسازی ایزوترم های جذب در فرآیند جذب سطحی رنگ های صنعتی در حضور نانو ذرات
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1236.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56247
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- علیرضا شجاع مرادی
- استاد راهنما
- محمد اسماعیلی, حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- در این پژوهش، جذب رنگ کنگورِد توسط جاذب طبیعی پسماند چای در دو فرآیند ناپیوسته(batch) و پیوسته¬(continuous) بررسی گردید. در فرآیند ناپیوسته آزمایش ها برای یافتن داده های سینتیکی جذب و غلظت های تعادلی انجام شد. نتایج، بازده بالای حذف رنگ توسط جاذب را نشان داده است.ضمنا حضور دو نوع نانوذره سیلیس و اکسید فلزیFe2O3 به صورت محلول در فرآیند بررسی شد که بالا رفتن بازده جذب و افزایش ظرفیت جاذب را در پی داشت. سپس آزمایش های فرآیند پیوسته برای یافتن منحنی شکست (breakthrough) انجام گردید. علاوه بر آن تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی نظیر دبی، ارتفاع بستر و غلظت اولیه محلول به ستون بررسی گردید. هم چنین حضور نانوذرات Fe2O3 در محیط محلول در فرآیند پیوسته بررسی شد که ظرفیت جاذب نزدیک به 25% افزایش یافت. دراین پژوهش مدلسازی برای فرآیندهای پیوسته و ناپیوسته انجام گردید. در فرآیند ناپیوسته ثوابت پنج ایزوترم لانگموئر، هنری، فرندلیچ، لانگموئر- فرندلیچ و تمکین با استفاده از داده های تعادلی محاسبه شده و ایزوترم لانگموئر با توجه به ضریب رگرسیون بالاتر به عنوان ایزوترم مناسب به دست آمد. در فرآیند ناپیوسته با موازنه جرمی غلظت در فاز جاذب و فاز محلول، معادله حاکم به دست آمد و به روش کرانک-نیکلسون و به وسیله خطی کردن معادله با استفاده از روش تقریب حل عددی شد. نتایج به دست آمده، همخوانی غلظت محلول به دست آمده از مدل را با داده های آزمایشگاهی نشان می داد. سپس مدلسازی غلظت در فرآیند پیوسته انجام شده و معادلات حاکم به روش تشابه HA به صورت تحلیلی شد که نتایج آن با داده های آزمایشگاهی هم خوانی داشت. هم چنین چهار مدل ریاضی برای مدلسازی منحنی عبور در دبی های مختلف و در حضور نانوذرات، توسط نرم افزار EViews مورد بررسی قرار گرفت که هرچهار مدل از هم پوشانی خوبی با نتایج تجربی برخوردار بود. در نهایت از مدل های مرسوم ارائه شده توسط سایر پژوهشگران، برای مدل سازی منحنی های شکست استفاده شد که مدل BDST نسبت به سایر مدل ها نتایج مطلوب تری داشت.
- Abstract
- The feasibility of using tea waste (TW) has been investigated as a low-cost adsorbent for the adsorption of the anionic dye (Congo red) from aqueous solution. Adsorption in batch process was conducted to study the effect of adsorbent dosage, initial dye concentration and contact time. The experiments was carried out for finding kinetics and equilibrium data on the batch system. The results show the high removal efficiency of dye. Furthermore, the experiments were conducted in the presence of Fe2O3 and Silica nanoparticles and the removal efficiency was obtained. Then the experiments on the continuous process were conducted for finding breakthrough curve. In addition the effect of various parameters, such as mass of the adsorbent, flow rate and influent dye concentration were studied. The maximum capacity of adsorbent was increased to 25% by presence of Fe2O3 nanoparticles on the dye solution. In this study, modeling has done on the both batch and continuous process. The experimental data were analyzed by the Langmuir, Freundlich, and Temkin model. The adsorption system was best described by the Langmuir isotherm (R2>0.98). In the batch process, the governing equation was obtained by the mass balance on the adsorbent phase and the bulk phase and solved by Crank-Nicolson method. Results show the good agreement between experiment data and model. The modeling of concentration on the column has been done and the governing equation analytically solved by HA-similarity method. Also four exponential models were developed for predicting the breakthrough curves on the continuous process. The experimental data were fitted with EViews software. High values of regression coefficients were obtained. Finally some semi-theoretical models for breakthrough curves were fitted on the experimental data and the BDST model was better than others.
