عنوان پایان‌نامه
بررسی عملکرد ضایعات کشاورزی در حذف فلزات سنگین در فاضلاب های صنعتی
- رشته تحصیلی
- مهندس عمران- مهندسی محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2037;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67522
- تاریخ دفاع
- ۱۱ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمدسجاد عبدی قهرودی
- استاد راهنما
- سیدتقی امید نائینی
- چکیده
- امروزه فلزات سنگین ازجمله مهم‌ترین آلاینده‌های موجود در منابع آب هستند. مشکلات بهداشت عمومی مربوط به فلزات سنگین همه‌روزه در حال شدیدتر شدن است و دلیل اصلی آن وجود یون‌های فلزی در اغلب فاضلاب‌های صنعتی و شهری است. روش‌های بسیاری برای تصفیه این نوع پساب ها گزارش شده‌اند، اما اکثر آنها هزینه بر بوده و در شرایط فاضلاب های صنعتی کارا نخواهند بود. به دلیل این مشکل اهمیت پیدا کردن یک راه جدید و کارا محققین را به سوی مطالعه سیستم های جذب و مواد جاذب سوق داده است. برای دستیابی به یک جاذب مقرون به صرفه تر، ویژگی های جذب ضایعات کشاورزی و محصولات جانبی کشاورزی مورد بررسی قرار گرفته اند، زیرا به مقدار زیاد و بدون هزینه و یا با قیمت کمی در دسترس‌اند و به آسانی احیا می شوند. نیکل یکی از فلزات سنگینی است که به عنوان یک آلاینده شاخص در پساب صنایع آبکاری وجود دارد و غلظت بالای آن در آب آشامیدنی باعث درماتیت، تهوع، آسم مزمن و سرفه می شود. به همین علت محدودیت‌هایی برای کاهش غلظت نیکل در آب آشامیدنی مشخص شده‌اند. به عنوان مثال سازمان بهداشت جهانی در راهنمای کیفیت آب آشامیدنی مقدار mg/L 7/0 را مشخص کرده است. در این تحقیق پوسته انار و پوسته سبز گردو به عنوان دو مورد از ضایعات کشاورزی برای حذف نیکل مورد استفاده قرار گرفت. پیدا کردن راهی برای استفاده مجدد مشکل دفع آنها را نیز رفع خواهد کرد. مجموعه ای از آزمایشات بچ و ستون با جریان پیوسته با مقادیر مورد نظر از pH، غلظت اولیه نیکل، غلظت و اندازه جاذب انجام شد. غلظت نیکل با استفاده از آزمایش جذب اتمی تعیین شده است. مجموعه اول آزمایشات بچ با مقادیر مختلف pH اولیه برای پیدا کردن مقدار بهینه آن انجام شد. مجموعه دوم و سوم با pH بهینه برای مطالعه سینتیک جذب و ایزوترم های جذب انجام گرفت. در مرحله بعد اثر غلظت جاذب همراه با اثر اندازه ذرات جاذب مورد مطالعه قرار گرفت. در تمامی این آزمایشها pH همواره برای بررسی تغییر غلظت پروتون اندازه گرفته شد. برای آنالیز داده‌ها و درک اینکه در طول فرایند جذب چه اتفاقی رخ داده است از آزمایش طیف سنجی مادون قرمز استفاده شده است. نتایج نشان داده که pH بهینه برای هر دو جاذب در بازه 4 تا 6 قرار دارد و فرایند جذب در زمانی حدود 1 ساعت به تعادل می‌رسد. ظرفیت جذب برای پوسته سبزگردو و برای پوسته انار با توجه به ایزوترم لانگمویر به ترتیب برابر 99mg/g و mg/g 4/19 بدست آمده است که نشان می‌دهد هر دو جاذب عملکرد مناسبی در حذف نیکل از فاضلاب داشته‌اند. گروه‌های عاملی نقش اصلی را در جذب نیکل داشته و مکانیزم اصلی دخیل فرایند، تبادل یونی بوده است. تحقیقات بیشتری برای استفاده از این جاذب ها در مقیاس بزرگ و تجاری کردن آنها مورد نیاز است.
- Abstract
- Today Heavy Metals are among the most important pollutant in wastewater and water resources. Public health related to them are getting more severe while industrial wastewater containing heavy metals continues to discharge into our environment. There has been several methods to treat this kind of discharges but mostly expensive or ineffective in difficult conditions of industrial effluents. Due to this problem, necessity of finding a novel and efficient method shifted the researches toward the study of adsorption systems and adsorbent materials. To achieve a more economical adsorbent, agricultural residuals and agricultural by-products investigated for their adsorptive characteristics, since they are widely available, easily regenerable and mostly free or inexpensive to possess. Nickel is one of the heavy metals which is a major pollutant in plating effluent and high concentration of it in drinking water will cause Dermatitis, Nausea, Asthma, and Cough. Therefore some limitations is set to regulate nickel concentration in drinking water as a 0.7 mg Nickel/L is set by world health organization in “WHO Guidelines for Drinking-water Quality”. In this research we tried to investigate two of the local agricultural residual: walnut hull and pomegranate peel, as a new adsorbent for Nickel removal. Finding a way to use them again make it interesting for the job as this would also solve the disposal problem. A series of batch experiment and continues flow column study were done with desirable initial pH, concentration of nickel, dosage and particle size of adsorbents. Nickel concentration was obtained by atomic adsorption spectroscopy. At first series of batch experiments with different initial pH had been performed to find optimum pH for maximum uptake. The second series was done with optimum pH to study adsorption Kinetics and the third for adsorption isotherm. After that effect of adsorbent dosage along with adsorbent particle size was investigated. In all of the tests pH was always measured to find out how proton concentration changes. To analyze the data and comprehend what happened during adsorption a Fourier transform infrared spectroscopy had been used. Results reveled that optimum pH for both adsorbents are between 4 and 6 and adsorption process will reach equilibrium in about one hour. An adsorption capacity of 99mg/g and 19.4mg/g was achieved for walnut hull and pomegranate peel respectively and it shows both adsorbents have proper performance to remove nickel from wastewater. Functional groups have the major part in nickel uptake and ion exchange is the main mechanism involved. Further investigation is necessary for large-scale use and to commercialize this biosorbents.
