عنوان پایان‌نامه
حذف کادمیوم از محیط های آبی با استفاده از نانو کمپوزیت کربن فعال مغناطیسی
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66574;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1232
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- عباس جعفری کنگ
- استاد راهنما
- علیرضا پرداختی, مجید بغدادی
- چکیده
- در این پایان‌نامه، نانوکامپوزیت کربن فعال مغناطیسی تهیه شد و به عنوان یک جاذب قابل جداسازی، برای حذف کادمیم مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا اصلاح سطحی پودر کربن فعال تجاری با استفاده از اسید نیتریک صورت گرفت و سپس با سنتز ذرات اکسید آهن با روش هم رسوبی و اضافه کردن آن 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 مادون‌قرمز (FTIR)، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM) و نقطه بار صفر (PZC) شناسایی شد. در ادامه، اثر پارامترهای مختلف شامل pH اولیه، دوز جاذب، غلظت محلول کادمیم، زمان تماس، حضور نمک سدیم کلراید در محلول و دما روی فرآیند حذف کادمیم مورد بررسی قرار گرفت و pH اولیه 6 و زمان تماس 30 دقیقه به عنوان مقادیر بهینه تعیین شد. آنالیز داده‌های ایزوترم تعادلی نشان داد که فرآیند جذب با مدل لانگمیر مطابقت بیشتری نشان می‌دهد. بیش‌ترین ظرفیت جذب به دست آمده از مدل لانگمیر mg/g75/49 می¬باشد. سینتیک و مکانیزم جذب نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که سینتیک جذب برای حذف کادمیم از مدل سینتیکی شبه درجه دوم تبعیت می‌کند و نفوذ درون ذره¬ای عامل کنترل‌کننده فرایند جذب نمی¬باشد. نتایج مطالعات ترمودینامیک نشان داد که جذب به صورت فیزیکی بوده و فرایند جذب یک فرایند خودبخودی و گرماگیر می¬باشد و با افزایش بی‌نظمی همراه است.
- Abstract
- A magnetically separable nanocomposite (Fe3O4/activated carbon) was prepared using a commercial activated carbon treated with nitric acid and magnetite nanoparticles synthesized by co-precipitation method with mass ratio of 1:8. The magnetic activated carbon (MAC) was characterized by a series of analyses including scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption isotherm at 77 K, X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectra (FT-IR), vibrating sample magnetization (VSM) and point of zero charge (PZC). Removal of cadmium from water by adsorption onto MAC was studied using batch experiments and the influence of the initial pH, MAC dose, cadmium concentration, contact time, temperature, and the presence of NaCl was studied. The adsorption performances were evaluated by Langmuir and Freunlich isotherm, and the data were well fitted to the Langmuir model. The nanocomposite showed good sorption capacities of 49.75 at the initial pH of 6.0. 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 endothermic and spontaneous and physicosorption took place. Keywords: Magnetic nanocomposite, Fe3O4/activated carbon, Adsorption, Cadmium, Water
