عنوان پایان‌نامه
فرآوری مکانوشیمیایی سولفید آهن نانو ساختار از پیریت و بررسی کاربرد آن در حذف یون کادمیوم از محلول های آبی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-استخراج فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1266;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73867;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1266;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73867
- تاریخ دفاع
- ۲۸ آذر ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهسا سوری
- استاد راهنما
- فرشته رشچی, سعید شیبانی
- چکیده
- مونوسولفید آهن (FeS) نانوساختار به کمک آسیاکاری پرانرژی مخلوط پیریت معدنی و آهن عنصری با نسبت گلوله به پودر 25 بر 1 و در اتمسفر آرگون پس از 9 ساعت آسیاکاری تولید شد. بررسی تغییرات ساختاری، مورفولوژی و خواص مغناطیسی نمونه های فرآوری شده با استفاده از آنالیز های پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و مغناطیس سنج با نمونه ارتعاشی انجام شد. اثر استفاده از نمک خوراکی (NaCl) به عنوان عامل کنترل کننده فرآیند بر اندازه ذرات و خواص مغناطیسی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که استفاده از نمک باعث طولانی تر شدن زمان تولید به مدت 3 ساعت، ریزتر شدن ساختار با تغییر اندازه کریستالیت ها از 17 نانومتر به 6 نانومتر و تغییر اندازه ذرات بدست آمده از سطح ویژه از 177 نانومتر به 83 نانومتر و در نهایت افزایش میدان پسماند زدای مغناطیسی شده است. در ادامه سولفید آهن فرآوری شده به منظور حذف یون کادمیوم از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت و اثر پارامترهایی چون pH محلول، میزان FeS اضافه شده به محلول و زمان تماس بر فرآیند حذف یون مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه تولید شده با استفاده از نمک به دلیل ساختار ریزدانه تر و فعال تر از نظر شیمیایی، درصد بالاتری از حذف یون کادمیوم را نشان داد. با استفاده از روش طراحی آزمایش مشخص شد که میزان pH، تاثیرگذارترین پارامتر در فرآیند حذف یون می باشد. هم¬چنین شرایط بهینه حذف یون کادمیوم در pH برابر 2، میزان FeS برابر 2 گرم بر لیتر و زمان تماس 30 دقیقه با میزان حذف 7/94 درصد بدست آمد. با توجه به آنالیز های طیف سنجی جذب اتمی، پراش اشعه ایکس و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز به نظر می رسد که مکانیزم غالب حذف یون کادمیوم در pH اسیدی رسوب گذاری سولفید کادمیوم ودر pH نزدیک به خنثی جذب سطحی است.
- Abstract
- Nanostructured iron mono sulfide was synthetized by high energy milling of mixture of mineral pyrite and elemental iron in an argon atmosphere with a ball to powder ratio of 25 to 1 after 9 hours milling. The structural evolution, morphology and magnetic properties of synthetized samples were evaluated using X-ray diffraction, field emission electron microscope and vibrating sample magnetometer. Effect of NaCl as a process control agent on particles size and magnetic properties of powders were investigated. It was determined that the addition of NaCl prolonged the processes up to 12 hours and leads to decrease of the crystallite size and mean BET particle size of the products from 17 and 177 nm respectively to 6 and 83 nm. Also it leads to increase in the coercivity. In the following, synthetized iron sulfide used for the removal of cadmium ions from aqueous solution and the effects of parameters such as solution pH, amount of FeS added to solution and the contact time on the ion removal were studied. Synthetized iron sulfide in the presence of NaCl showed higher removal of cadmium ion as a result of a more active structure with smaller particle size. Design of experiments method was used for optimization of the ion removal condition and pH was recognized as the most effective parameter. Optimum condition of cadmium ion removal was 94.7% removal in pH=2, 2 g/L FeS and 30 minutes contact time. Also according to atomic absorption spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray diffraction analysis it seems that the predominant mechanisms of iron removal in acidic and near neutral pH are respectively precipitation of cadmium sulfide and surface adsorption. Key words: Iron mono sulfide, high energy milling, mineral pyrite, cadmium ion, design of experiments, surface adsorption
