عنوان پایان‌نامه
حذف ماده دارویی کاربامازپین از پساب تصفیه شده فاضلاب شهری با استفاده از نانوکامپوزیت کربن فعال مغناطیسی
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1426;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74051;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1426;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74051
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- الهام غفاری هشجین
- استاد راهنما
- مجید بغدادی
- چکیده
- در این پایان‌نامه، نانوکامپوزیت کربن فعال مغناطیسی تهیه شد و به عنوان یک جاذب قابل جداسازی، برای حذف ماده دارویی کارپامازپین مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا اصلاح سطحی پودر کربن فعال تجاری با استفاده از اسید نیتریک صورت گرفت و نانو ذرات اکسید آهن با روش هم رسوبی تهیه گردید. با اضافه کردن نانو ذرات اکسید مغناطیسی به سطح کربن فعال اصلاح‌شده نانوکامپوزیت کربن فعال تهیه شد. مشخصات فیزیکی و شیمیایی جاذب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، ایزوترم جذب گاز نیتروژن در دمای K77 (BET)، پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR)، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM) بررسی و نقطه بار صفر (PZC) توسط روش تیتراسیون تعیین گردید. در ادامه، اثر پارامترهای مختلف شامل pH اولیه، دوز جاذب، غلظت محلول کاربامازپین، زمان تماس، حضورTDS در محلول و دما روی فرآیند حذف کاربامازپین از محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت. ایزوترم تعادلی برای کربن فعال مغناطیسی مورد آزمایش قرار گرفت. آنالیز داده‌های ایزوترم تعادلی نشان داد که فرآیند جذب با استفاده از کربن فعال مغناطیسی از مدل لانگمیر پیروی می¬کند. سینتیک و مکانیزم جذب نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که سینتیک جذب برای حذف کاربامازپین از مدل سینتیکی شبه درجه دوم تبعیت می‌کند. نتایج مطالعات ترمودینامیک نشان داد که فرایند جذب یک فرایند خودبخودی و گرماده می¬باشد. طراحی آزمایشات با توجه به نتایج حاصل از آزمایشات اولیه، فاکتورهای شامل غلظت کاربامازپین در پساب، مقدار جاذب و زمان تماس انتخاب و تاثیر آن¬ها بر روی راندمان حذف کاربامازپین، ظرفیت جذب کربن فعال مغناطیسی و مقدار کاربامازپین باقی مانده در پساب در پساب شهری تصفیه شده به منظور به دست آوردن مدل مناسب انجام شد. بیشترین راندمان حذف برابر 96% می¬باشد که در غلظت کاربامازپین 65/5 میلی¬گرم بر لیتر، مقدار جاذب 325/249 میلی¬گرم بر لیتر و زمان 176/8 دقیقه به دست می¬آید. بدین منظور طراحی آزمایشهای بهینه سازی با استفاده از نرم افزار Design expert نسخه 9 بر مبنای 3 فاکتور با روش سطح پاسخ (RSM) در 3 سطح مختلف با طرح مرکب مرکزی (CCD) انجام و تعداد آزمایشات 20 عدد مشخص گردید. پس از انجام آزمایشات مشخص شده، آنالیز واریانس (ANOVA) جهت ارزیابی مدل فرایند و تعیین میزان تاثیر هر یک از پارامترها انجام گرفت و
- Abstract
- A magnetically separable nanocomposite (Fe3O4/activated carbon) was prepared using a powder activated carbon treated with nitric acid and magnetite nanoparticles synthesized by co-precipitation method.The magnetic activated carbon (MAC) was characterized by a series of analyses including scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption isotherm at 77 K(BET), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectra (FT-IR), vibrating sample magnetization (VSM) and point of zero charge (PZC). Removal of carbamazepine from water and treated urban waste water by adsorption onto MAC was studied using batch experiments and the influence of the initial pH, MAC dosage, Carbamazepine concentration, contact time, temperature, and TDS was to studied. The adsorption performances were evaluated by Langmuir and Freunlich isotherm, and the data were well fitted to the Langmuir model. Kinetic studies were performed using first and second order kinetic models, and the results showed that the sorption process followed second order model. The thermodynamics of the adsorption was also studied. The results showed that the adsorption process is exothermic and spontaneous. The experiment was designed based on central composite design (CCD) methodology, which is a Response Surface methodology design (RSM), using Design Expert software.
