عنوان پایان‌نامه
احیای مکانیکی حرارتی هماتیت به نانو مگنتیت و بررسی تاثیر پارامترهای آن بر تصفیه آب های آلوده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-استخراج فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43099;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 777
- تاریخ دفاع
- ۲۷ خرداد ۱۳۸۸
- دانشجو
- نازنین جوادی
- استاد راهنما
- سیدعلی سیدابراهیمی, شهرام رایگان
- چکیده
- چکیده هدف از انجام این پژوهش، بررسی امکان استفاده از مگنتیت به عنوان یک جاذب برای حذف Cr(VI) از آب های آلوده و سپس جدایش مغناطیسی ذرات پر شده از محلول بود. تهیه مگنتیت نانوبلوری به روش احیای مکانیکی- حرارتی انجام و اثر فعال سازی مکانیکی روی رفتار احیایی مخلوط پودری هماتیت و گرافیت در دمای بالا تحت اتمسفر آرگون مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر زمان آسیاکاری و نسبت وزنی گلوله به پودر بر تغییرات فازی مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده از منحنی های TG، شرایط بهینه تهیه مگنتیت به روش مکانیکی حرارتی تعیین گردید. همچنین مگنتیت به روش رسوب دهی شیمیایی نیز تهیه شد. سپس تاثیر تغییر پارامترهای مختلف مانند دما، زمان، غلظت اولیه یون فلزی، pH و مقدار جاذب بر میزان جذب سطحی تعیین و پارامترهای مربوط به ایزوترم های جذب و سینتیک جذب بررسی گردید. نتایج نشان می دهند که با انجام آسیاکاری با سرعت 300 دور بر دقیقه و نسبت وزنی گلوله به پودر 25:1 و 45:1، استحاله هماتیت به مگنتیت به ترتیب بعد از 15 و 10 ساعت آغاز گردید. با استفاده از نتایج آزمایش های احیایی انجام شده و بر اساس نتایج به دست امده از آنالیز TG، استحاله کامل هماتیت به مگنتیت نمونه 15 ساعت آسیا شده با نسبت 25:1 و 10 ساعت آسیا شده با نسبت 45:1 به ترتیب در دمای 570 درجه سانتیگراد و 600 درجه سانتیگراد امکان پذیر است. با افزایش دما، میزان جذب به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافت که این امر بیانگر گرماگیر بودن فرآیند جذب است. با افزایش مقدار جاذب و غلظت اولیه یون Cr(VI)، میزان جذب کرم به ترتیب افزایش و کاهش یافت. فرآیند جذب Cr(VI) وابستگی زیادی به میزان pH محلول دارد و ماکزیمم درصد حذف در pH برابر با 2 به دست آمد. مطالعات مکانیزم جذب کرم توسط الگوی پراش اشعه X و مطالعات سینتیکی جذب نشان داد که جذب Cr(VI) بر مگنتیت هم به صورت شیمیایی و هم به صورت فیزیکی امکان پذیر است. الگوی XRD نمونه مگنتیت پر شده توسط کرم نشان داد که فاز اکسی هیدروکسی کرم آهن تشکیل شده است. با توجه به داده های جذب مشاهده شد که در بهترین شرایط یعنی دمای 45 درجه سانتیگراد، زمان 20 دقیقه، pH برابر با 2 و غلظت اولیه 20 میلی گرم بر لیتر، برای نمونه تهیه شده به روش رسوب دهی شیمیایی تا 90 درصد، برای نمونه 15 ساعت آسیا شده با نسبت 25:1 و احیا شده در دمای 570 درجه سانتیگراد تا 40 درصد و برای نمونه 30 ساعت آسیا شده بانسبت گلوله به پودر 45:1 تا 50 درصد حذف Cr(VI)صورت گرفت.
- Abstract
- Abstract In this research the nanoparticles adsorption coupled with magnetic separation was applied for the removal of Cr(VI) from wastewater. Preparation of crystalline magnetite by a mechanochemical process of hematite with graphite has been investigated using a high energy planetary ball mill. The influence of miiling time, ball to powder mass ratio on the reduction process has also been studied. The phase and structural transformations and crystallite size messeurment were characterized using x-ray diffraction (XRD). According to the termogravimetery (TG) results, the applied temperature was enough for transformation of hematite to magnetite. The results show that the adsorption of Cr(VI) is increased by increasing the temperature. Also with increasing of adsorbent dosage and initial concentrationof Cr(VI), the adsorption was increased and decreased, respectively. The adsorption is related to pH and maximum percent of adsorption is occurred in pH 2. The adsorption mechanism studies were also conducted using XRD spectroscopy. It is suggested that the adsorption of Cr(VI) by Fe3O4 nanoparticles could be physical and chemical concurrently.
