عنوان پایان‌نامه
بررسی پارامترهای فرآیندی ومدلسازی نمودار های شکست جذب زیستی توریم در یک ستون بستر ثابت توسط جاذب پوست پرتغال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1498.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65150
- تاریخ دفاع
- ۰۳ آبان ۱۳۹۳
- دانشجو
- سینا پوریان
- استاد راهنما
- سهرابعلی قربانیان
- چکیده
- هدف از این پژوهش، بررسی توانایی جذب زیستی پوست پرتقال بومی ایران (تامسون شمال ایران)، به عنوان جاذب برای جذب فلز سنگین توریم، از پساب¬های مصنوعی در حالت جریان پیوسته ستون بستر ثابت می¬باشد. برای این منظور، تأثیر عواملی نظیر اندازه ذرات جاذب، شدت جریان محلول ورودی به بستر، مقدار جاذب (ارتفاع ستون) و غلظت اولیه فلز بر میزان ظرفیت جذب زیستی در ستون بستر ثابت در pH بهینه 8/3 و دمای C?25 بررسی شده است. در این پژوهش با هدف دست¬یابی به اندازه بهینه ذرات جاذب، آزمایش‌ها با سه نوع اندازه جاذب 8/0-4/0 میلی¬متر، 8/0 تا 25/1 میلی متر و 25/1 تا 2 میلی متر در ارتفاع 6 سانتی متر و غلظت اولیه ppm 55 و دبی 5/1 میلی لیتر بر دقیقه انجام شد. مطابق نتایج به دست آمده جاذب با اندازه ذرات 8/0-4/0 میلی¬متر به عنوان جاذب با اندازه بهینه انتخاب شد زیرا این نوع اندازه دارای بیشترین ظرفیت جذب ستونی، 7/87 میلی گرم بر گرم می‌باشد. همچنین مشخص شد که که زمان شکست، زمان اشباع و درصد جذب توریم با افزایش دبی از 5/1 به 6 میلی لیتر بر دقیقه کمتر شده است و ظرفیت جذب ستون در دبی 5/1 نسبت به دو دبی دیگر بیشتر است. با افزایش ارتفاع بستر نقاط شکست و اشباع ستون افزایش می¬یابد. هر چه غلظت یون توریم در محلول ورودی کمتر باشد، ظرفیت جذب ستون نیز کمتر و نقاط شکست و اشباع ستون در زمان¬های طولانی تری اتفاق می¬افتد. نتایج آزمایشگاهی به کمک مدل¬های توماس، یان، یون- نلسون، بوهارت – آدامز، مدل¬ BDST ، بلتر، مدل MDR و مدل کلارک مدلسازی شد. مدل¬ یان و مدل MDR انطباق خیلی خوبی با داده¬های آزمایشگاهی نسبت به سایر مدل¬ها داشتند. همچنین ضریب انتقال جرم سیستم جذب محلول نیترات توریم توسط جاذب پوست پرتقال براساس الگوی تئوری موجی ثابت محاسبه شد. طبق آنالیز FTIR بدست آمده از جاذب پوست پرتقال، گروه¬های عاملی هیدروکسیل و کربوکسیل به وفور در این جاذب وجود دارند که در پیوند با فلز توریم شرکت می¬کنند. نتایج آنالیز XRF و غلظت یون¬های کلسیم و پتاسیم در محلول خروجی از ستون نشان داد که مکانیسم تبادل یون برای جذب توریم روی جاذب پوست پرتقال، مکانیسم غالب است. به طور کلی پژوهش حاضر نشان می¬دهد که کارایی و ظرفیت پوست پرتقال به عنوان جاذب زیستی برای جذب فلز توریم از محلول توریم نیترات، در حالت جریان پیوسته مناسب می¬باشد.
- Abstract
- The aim of this study was to evaluate the ability of the native orange peel cultivar (Thomson) biosorption, as an adsorbent for the biosorption of Th (IV) in a continuous fixed-bed column. For this purpose, the influence of the operational factors such as particle size, the amount of the adsorbent (column height), inlet flow rate and initial thorium concentration on biosorption capacity under conditions of pH 3.8 (optimized pH) and temperature of 25 °C have been investigated. In this study, to achieve the optimal size adsorbent particles, the experiments were performed with three sizes of adsorbent i.e., 0.4-0.8, 0.8-1.25 and 1.25-2 mm. The results showed that the adsorbent with particle size 0.4-0.8 mm is the optimum size as it results the maximum biosorption capacity (87.7 mg/g). According to the results, with increasing the flow rate from 1.5 to 6 mL/min, breakthrough point, exhaustion point and biosorption capacity of Th (IV) decreased. However, when the flow rate is 1.5 mL/min, biosorption capacity is maximum. In order to study the effect of bed height on the performance of the column biosorption rate, the experiments in flow rate of 3mL/min and in three heights of 4, 6 and 8 cm were performed and the maximum biosorption capacitiy was 73.43 mg/g when the bed height is 6 cm. The biosorption capacity was increased with increasing the inlet initial concentration. The experimental results were fitted by models of Thomas, Yan, Belter, Bohart and Adams, Clark, Yoon-Nelson, Modified dose-response and BDST models. These models were found in a suitable fitness with the experimental data. The Yan and the MDR models showed better results in comparing to the other models. A model developed based on the constant-pattern wave approach theory and the Freundlich model was adopted to describe the breakthrough curves for biosorption of Th (IV). Ion exchange was confirmed to be the main mechanism responsible for biosorption. This study indicated that the orange peels are a potential alternative to use in a packed bed column for Th (IV) removal.
