عنوان پایان‌نامه
بررسی حذف فلزات سنگین از فاز آبی با استفاده از ساختارهای نانوکامپوزیتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1651.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70904
- تاریخ دفاع
- ۲۹ اردیبهشت ۱۳۹۴
- دانشجو
- علی انصاری
- استاد راهنما
- امید توکلی
- چکیده
- در این تحقیق اثر پوشش نانوذرات مغناطیسی مگنتیت با هیدروکسی آپاتیت و بتاسیکلودکسترین در حذف یون‌های فلزی مورد بررسی قرار گرفت. دو نانو ساختار مگنتیت/هیدروکسی آپاتیت (Fe3O4/HAP) و مگنتیت/هیدورکسی آپاتیت/بتاسیکلودکسترین (Fe3O4@HAP-CD) به عنوان جاذب برای این منظور ساخته و عملکرد آنها در جذب یون‌های فلزی جهت برجسته شدن نقش بتاسیکلودکسترین مقایسه شد. جاذب‌های ساخته شده با روش‌های طیف‌سنجی فرو سرخ تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس، آنالیز وزن‌‌‌سنجی گرمایی، میکروسکوپ الکترونی روبشی و مغناطیس سنجی نمونهی مرتعش مشخصه‌یابی شدند. برای تعیین فلزهایی که بتاسیکلودکسترین بیشترین نقش را در افزایش بازده حذف آنها دارد، عملکرد دو جاذب روی ? فلز بررسی شد و فلزهای کادمیوم و مس از میان آنها انتخاب شدند. اثر متغیرهای pH، زمان تماس، غلظت یون فلز و مقدار جاذب بر روی جذب یون‌های دو فلز منتخب، با جاذب Fe3O4@HAP-CD مورد بررسی قرار گرفت که نتایج pH بهینه را برابر ? و زمان تعادل را ?? دقیقه نشان داد. همچنین جاذب از مدل سینتیکی شبه درجه‌ی دوم و مدل ایزوترمی لانگمویر تبعیت کرد و بیشینه‌ی ظرفیت جذب به ترتیب برای کادمیوم و مس ??? و ??/?? میلی‌گرم بر گرم محاسبه شد. طراحی آزمایش با استفاده از داده‌های به دست آمده در بخش بررسی اثر متغیرها، به روش رویه‌ی پاسخ با نرم‌افزار مینیتب به منظور به دست آوردن مدلی که مقدار بازده حذف را در مقادیر مختلف متغیرها مشخص کند، انجام شد. در قسمت بعد احیای جاذب (واجذب یون فلز) با چند محلول آزمایش شد که محلول ???/? مولار EDTA قادر به احیای ?? و ?? درصدی جاذب به ترتیب از کادمیوم و مس بود. در نهایت می‌توان بیان کرد بتاسیکلودکسترین موجب افزایش بازده حذف، کاهش زمان تعادل و افزایش میزان احیای جاذب شد که هر سه مورد از نظر اقتصادی حائز اهمیت است.
- Abstract
- At present study two adsorbents: Magnetic hydroxyapatite (Fe3O4/HAP) and Magnetic hydroxyapatite ?-cyclodextrin (Fe3O4@HAP-CD) were synthesized and used for metal removal. Adsorbents characterization was done by FT-IR, XRD, TGA, VSM and SEM. In order to investigate the effect of ?-cyclodextrin removal efficiency, adsorption results of nine metal ions were compared for both adsorbents. ?-cyclodextrin has the most increasing effect for the removal of Cd2+ and Cu2+, so these two ions were selected for further studies. The effect of pH, contact time, initial metal ions concentration and adsorbent dosage on the adsorption process was discussed. The optimum pH was 6 and adsorption equilibrium achieved after 1 hour. Adsorption kinetic data were well fitted by pseudo-second-order model which propose that metal ions adsorbed via chemical reaction. Adsorption isotherm was best described by the Langmuir model and maximum adsorption capacity for Cd2+ and Cu2+ were 100 and 66.66 mg/g, respectively. Experimental design via Response Surface Method (RSM) with Minitab was done in order to derive the correlation between pH, initial metal ions concentration, adsorbents dosage and removal efficiency. The most efficient eluent used for desorption of metal ions was EDTA 0.001 M with 91% and 88% of Cd2+ and Cu2+ released, respectively.
