عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار سنتیکی ،ایزو تریوم جذب و میزان راندمان جذب سطحی توریم توسط جاذب زیستی تثبیت شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1655.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71056
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- رضا قلاوند
- استاد راهنما
- سهرابعلی قربانیان
- چکیده
- جذب زیستی توسط مواد ارزان و فراوانی مثل پوست پرتقال می¬تواند روشی مقرون به صرفه برای حذف این آلودگی¬ها باشد. در این پژوهش، آزمایش ها ناپیوسته¬ی جذب جهت حذف توریم از محلول¬های آبی توسط جاذب زیستی پوست پرتقال تثبیت¬شده، انجام شد. تثبیت زیست¬توده¬ها معایب استفاده از زیست توده¬های خام در حالت پیوسته ستونی، منجمله: کلوخه¬شدن، دشواری جداسازی جاذب از محلول، بارگذاری کمتر جاذب و غیره را مرتفع می¬کند. از طرفی دیگر، علاوه بر بررسی مدل-های سینتیکی و ایزوترمی، اثر پارامترهای متفاوتی همچون، غلظت اولیه، دما، pH اولیه، مقدار جاذب و زمان تماس روی ظرفیت جذب هم بررسی شد. مقدار یون توریم جذب شده با افزایش pH، افزایش می¬یابد. pH عملیاتی جهت حذف یون¬های توریم 8/3 تعیین شد. نتایج نشان داد که نرخ جذب در ابتدا سریع هست، که در حدود 50% کل جذب در min 60 ابتدایی جذب اتفاق می¬افتد، در حالی که جذب تعادلی طی h 10 رخ می¬دهد. جهت بررسی¬های سینتیکی از چهار مدل: شبه¬مرتبه¬ی اول و دوم، نفوذ درون ذره¬ای و الویچ استفاده شد. سینتیک¬های جذب از مدل¬های شبه مرتبه¬ی دوم و الویچ پیروی می¬کنند، این بدان معنی است که نرخ جذب توسط واکنش شیمیایی کنترل می¬شود، نه توسط محدودیت¬های انتقال جرمی. از طرفی دیگر جهت بررسی¬های ایزوترمی از چهار مدل دو پارامتری: لانگمویر، فرندلیچ، تمکین و دوبینین-رادشکویچ و چهار مدل سه پارامتری: ردلیش پتروسون، سیپس، خان و تاث استفاده شد. داده¬های تعادلی سازگاری خوبی با ایزوترم لانگمویر و تا حدودی دوبینین-رادشکویچ داشتند و بیشترین ظزفیت جذب زیستی mg.g-1 38/40 حاصل شد. مدل دوبینین-رادشکویچ نشان داد که مکانیزم فرآیند جذب، شیمیایی است. از طرفی هر چهار مدل سه پارامتری سازگاری خوبی با داده¬های تجربی داشتند. نتایج نشان داد که ظرفیت جذب توریم با افزایش غلظت اولیه، افزایش می¬یابد، اما درصد حذف کاهش یافت. همچنین همین که غلظت جاذب افزوده می¬شود، درصد حذف توریم، افزایش می¬یابد، اما مقدار جذب بر واحد جرم جاذب کاهش می¬یابد. مقدار بهینه برای جاذب، g.L-1 8 تعیین شد. در حالی که درصد حذف توریم توسط جاذب زیستی، با افزایش دما، افزوده شد، آنالیز FTIR نشان داد که گروه¬های کربوکسیل و هیدروکسیل در جذب توریم درگیرند.
- Abstract
- Biosorption by cheaply and abundantly available materials such as orange peels can be a low cost efficient method for removing toxic heavy metals from industrial effluents. In this study, batch adsorption experiments for removal of Th (IV) from aqueous solutions by biosorbent of immobilized orange peel were carried out. Cell immobilization is an intriguing technique to fix and retain biomass on suitable structure for a range of physical and biochemical unit operations and has benefits such as, minimal clogging in continuous flow systems, easy separation and facility to reuse. On the other hand, in addition to investigation of kinetic and isotherm models, the effects of different parameters such as: initial concentration, temperature, initial pH, adsorbent dose and contact time on the sorption capacity have been studied in detail. The amount of adsorbed Th (IV) ions uptake was found to increase with raise in pH. The optimum pH for Th (IV) ions removal was found to be 3.8. The results showed that the adsorption rate was fast, initially; about 50% of total Th (IV) was removed within 60 min, while the biosorption equilibrium were reached at 10 h. Kinetics of the adsorption process was tested by intraparticle, pseudo-first order, pseudo-second order and Elovich kinetics. The adsorption kinetics followed pseudo-second order and Elovich kinetic model, this means that the adsorption rate was controlled by chemical adsorption and not the mass transport limitation. The experimental data for this study, have been analyzed using two parameter isotherms, such as the Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich and Temkin, and also three parameter isotherms, such as the Redlich-Peterson, Toth, Sips and Khan. The biosorption equilibrium data fit well to the Langmuir and somewhat Dubinin-Radushkevich isotherm and the maximum biosorption capacity is found to be 40.38 mg/g. Dubinin-Radushkevich model indicated that the sorption process is chemisorption. The results indicated that the adsorption capacity of Th (IV) ions increased with an increase in the initial concentration but the removal percentage decreased, also as the adsorbent concentration increased, percentage removal adsorption generally increased, but the amount adsorbed per unit mass of the adsorbent decreased, considerably. Point of optimization removal of Th (IV) ions was observed with an adsorbent dose of 8 g. While, the percent removal of Th (IV) by immobilized orange peel was found to increase with increasing temperature, analysis of FTIR indicated that carboxyl and hydroxyl groups are involved in Th (IV) ion binding.
