عنوان پایان‌نامه
نیترات زدایی آب آشامیدنی با استفاده از کربن فعال اصلاح شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1186;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65155
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمود مزرجی نژادقوچانی
- استاد راهنما
- بهنوش امین زاده گوهرریزی, مجید بغدادی
- چکیده
- حضور نیترات در آب‌های زیرزمینی در دهه‌های گذشته، نگرانی‌های زیادی را برای متولیان امر به وجود آورده است. از میان روش‌های مختلف حذف نیترات، استفاده از روش جذب به علت بازدهی بالای آن و همچنین ملاحظات اقتصادی مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان‌نامه، کربن‌اکتیو صنعتی با اندازه دانه های 4/0 الی 59/0 میلی‌متر (مش 30-40) به عنوان جاذب اولیه به منظور حذف نیترات از محلول آبی به کار برده شد. به منظور افزایش راندمان حذف نیترات، دو نوع اصلاح بر روی این کربن‌اکتیو انجام گرفت. ابتدا بازشویی توسط سود (NaOH) و سپس اصلاح با استفاده از سیتیل تری‌‌میتیل بروماید (Cetyl trimethyl ammonium bromide) مدنظر قرار گرفته شد. مشخصات سطحی توسط آزمایش‌های FTIR و SEM مشخص گردید. به منظور بررسی ساختارحفرات، آزمایش جذب-واجذب گاز نیتروژن در دمای 77 درجه کلوین صورت گرفته و سپس تست‌های BJH، BET و MP بر روی دادههای آن انجام گرفت. آزمایشات سینتیک نشان داد که جذب در مدت زمان 100 دقیقه به حالت تعادلی خود می‌رسد و معادله سینتیکی شبه درجه دوم بیشترین مطابقت را بر روی داده‌ها دارد. بیشترین جذب نیترات در حدود 7/16 میلی‌گرم برگرم با استفاده از ایزوترم لانگمویر به دست آمد. بیشترین رابطه خطی دادههای ایزوترم با معادله فرندلیچ مشاهده گردید. با استفاده از دادههای ترمودینامیکی معین گردید که فرآیند جذب به طور خودبه‌خودی اتفاق افتاده و دارای طبیعتی گرمازا می‌باشد. تاثیر شدیدی مابین جذب نیترات و تغییرات pH مشاهده نگردید. بیشترین کاهش در جذب نیترات در حضور یون سولفات و سپس به ترتیب برای یون‌های کلراید، فسفات و کربنات مشاهده گردید. در مطالعات ستون جذب، نقطه شکست جاذب اصلاح شده 54 حجم بستر مشاهده شد در حالی که استفاده از جاذب اصلاح نشده تاثیری بر روی حذف نیترات نگذاشت. در نتیجه، می‌توان گفت که جاذب اصلاح شده دارای توانایی قابل ملاحظه‌ای به منظور جذب نیترات می باشد.
- Abstract
- Precense of nitrate in ground water in last decades has caused concerns for administrators. Among the different methods of nitrate removal, using adsorptions has been populared due to its high efficiency and economic considerntions. In this study, commercial activated carbon with 30-40 mesh was as a starting material due to removal of nitrate from aqoues solutions. To increse the dffeciency of remoal of nitrate, alkaline treatment (NaOH) and modification with cationic surfactent (cetyl trimethyl ammonium bromide) were used onto activated carbon. Activated carbons are charactrized using FT-IR spectroscopy, scanning electronmicroscopy (SEM). N2-adsorption isotherm data and mathematical models such as the MP and BJH methods were used to characterize the surface properties of the produced carbons. Kinetics experiments indicated the adsorption was a fast process, reaching equilibrium in 100 min for nitrate adsorption, and the maximum equilibrium uptake of nitrate was about 17 mg. g-1. The adsorption was well described by pseudo-second-order kinetics model and Freundlich isotherm model. The thermodynamic data showed that adsorption process would be thermodynamically favorable, spontaneous, and exothermic nature. pH value did not affect nitrate removal significantly.The nitrate adsorption decreased the most in the presence of sulfate, followed by chloride, phosphate and carbonate. In column experiments, the breakthrough point of modified activated carbon was 54 bed volumes (BV), while that of unmodified activated carbon decresed to 0 BV. Results of the present study recommend that the adsorption process using modified activated carbon might be a promising innovative technology in future for nitrates removal from drinking water. Keywords: Adsorption, Nitrate removal, Cationic surfactant, Activated carbon, Water treatment, Modified activated carbon.
