عنوان پایان‌نامه

جداسازی فلزات سنگین از محلول های آبی توسط نانو هیبرید پلیمری آلژینات سدیم



    دانشجو در تاریخ ۲۵ بهمن ۱۳۹۴ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "جداسازی فلزات سنگین از محلول های آبی توسط نانو هیبرید پلیمری آلژینات سدیم" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K88;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81094;کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K88;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81094
    تاریخ دفاع
    ۲۵ بهمن ۱۳۹۴
    دانشجو
    مرضیه طالبی
    استاد راهنما
    حسین ابوالقاسمی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    در این تحقیق، جاذب های هیبریدی و نانوفیبری سدیم آلژینات (SA) /پلی وینیل الکل (PVA) / پلی اتیلن اکسید(PEO)/زئولیت ZSM5 (SA/PVA/PEO/ZSM5)به ترتیب با استفاده از روش کستینگ و الکتروریسندگی تهیه شد و کاربرد آن ها در جذب یون های توریم، اورانیم ، نیکل و کبالت توسط جاذب هیبریدی SA/PVA/PEO/ZSM5و جذب یون های توریم و اورانیم توسط جاذب نانوفیبری SA/PVA/PEO/ZSM5 از محلول های آبی در فرایند ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. گروه های عاملی موجود در جاذب های هیبریدی و نانوفیبری توسط آنالیز (FTIR) تعیین شد. با استفاده از آنالیز BET سطح ویژه، متوسط قطر حفرات و متوسط حجم حفرات جاذب هیبریدی به ترتیب برابر با 26/7 متر مربع بر گرم جاذب، 09/3 نانومتر و 013/0 سانتی متر مکعب بر گرم جاذب به دست آمد و برای جاذب نانوفیبری به ترتیب برابر با 11/54 متر مربع بر گرم جاذب، 675/3 نانومتر و 083/0 سانتی متر مکعب بر گرم جاذب به دست آمد. اثر پارامترهای موثر بر میزان جذب یون های توریم، اورانیم،نیکل و کبالت توسط جاذب هیبریدی از قبیل درصد وزنی زئولیت ZSM5، pH، مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه محلول یون های فلزی و دمای محلول محاسبه شد. شرایط بهینه جذب فلزات توریم، اورانیم، نیکل و کبالت توسط جاذب هیبریدی SA/PVA/PEO/ZSM5 در 10% وزنی زئولیت ZSM5، زمان 4 ساعت، مقدار جاذب 1 گرم بر لیتر، دمای 45 درجه سانتی گراد و به ترتیب در pH های 5، 5، 5/5، 5/5 به دست آمد و برای جاذب نانوفیبری آزمایشات جذب توریم و اورانیم در pH برابر 5 ، 10 % وزنی زئولیت ZSM5 و مقدار جاذب 1گرم بر لیتر انجام شد. داده های سینتیکی با سه مدل شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و دو اکسپونانسیلی آنالیز شد. نتایج نشان دادند که برای هر دو جاذب هیبریدی و نانوفیبری، داده های آزمایشگاهی تطابق بهتری با مدل دو اکسپونانسیلی دارد. سه مدل ایزوترم همدمای فرندلیچ، لانگمویر و دوبین رادکویچ برای توصیف داده های تعادلی استفاده شد. حداکثر میزان جذب یون های توریم، اورانیم،نیکل و کبالت توسط جاذب هیبریدی به صورت : qmax,Th( 139.4 mg/g)> qmax,U(92.76 mg/g)> qmax,Ni(81.15 mg/g)> qmax,Co(79.58 mg/g) و توسط جاذب نانوفیبری به صورت qmax,Th(274.6 mg/g)> qmax,U(144.7 mg/g) به دست آمد. محاسبه پارامترهای ترمودینامیکی نشان داد که فرایند جذب فلزات انتخابی توسط جاذب هیبریدی و نانوفیبری SA/PVA/PEO/ZSM5، خود به خودی و گرماگیر است. علاوه بر این، هر دو جاذب هیبریدی و نانوفیبری SA/PVA/PEO/ZSM5 توسط محلول اسید نیتریک/ اسید کلریدریک، احیا شد و در پنج چرخه جذب دفع مورد استفاده قرار گرفت که تغییر چندانی در میزان جذب مشاهده نشد.
    Abstract
    In this study, sodium alginate (SA)/ Polyvinyl alcohol (PVA)/ polyethylene oxide (PEO)/ ZSM5 zeolite (SA/PVA/PEO/ZSM5) hybrid and nanofiber adsorbents were prepared by the casting and electro spinning methods respectively and their application for the adsorption of thorium, uranium, nickel and cobalt ions by hybrid adsorbent and thorium, uranium ions by nanofiber adsorbent from aqueous solutions in a batch sorption process were investigated. The functional groups of the hybrid and nanofiber adsorbents were characterized by the FTIR analysis. Based on BET results, specific surface area, average pore diameter and average pore volume for hybrid adsorbent were found to be 7.26 m2/g, 3.09 nm and 0.013 cm3/g, and for nanofiber adsorbent were found to be 54.11 m2/g, 3.675 nm and 0.083 cm3/g respectively. The effect of several batch adsorption parameters for the adsorption of thorium, uranium, nickel and cobalt such as zeolite content, pH, adsorbent dose, contact time, initial concentration and temperature were investigated by hybrid adsorbent, The optimum conditions for thorium, uranium, nickel and cobalt by hybrid adsorbent were obtained in 10%W of ZSM5, 4 hours, adsorbent dose of (1g/L), in pH of 5,5, 5.5,5.5 respectively. Adsorption experiments of thorium and uranium for nanofiber adsorbent were performed in solution pH value of 5, adsorbent dose of (1g/L) and in 10%W of ZSM5 by nanofiber adsorbent. The kinetic data were analyzed by Pseudo-first-order, Pseudo-second-order and Double-exponential kinetic models for both hybrid and nanofiber adsorbents. The results for both adsorbent showed that experimental data was fitted well by Double- exponential kinetic model. The Freundlich, Langmuir and Dubinin-Radushkevich isotherm models, were applied to describe the equilibrium data. Maximum adsorption capacity of the hybrid adsorbent for thorium, uranium, nickel and cobalt were in order of: qmax,Th( 139.4 mg/g)> qmax,U(92.76 mg/g)> qmax,Ni(81.15 mg/g)> qmax,Co(79.58 mg/g) and for nanofiber adsorbent were qmax,Th(274.6 mg/g)> qmax,U(144.7 mg/g) Calculation of thermodynamic parameters for both SA/PVA/PEO/ZSM5 hybrid and nanofiber adsorbents showed that the adsorption was spontaneous and endothermic.the SA/PVA/PEO/ZSM5 hybrid and nanofiber adsorbents were regenerated by HCl/ HNO3 solution and the adsorption capacity did not change remarkably after five sorption-desorption cycles.