عنوان پایان‌نامه
سنتز نانو ذرات مغناطیسی و استفاده از آن ها برای جذب فلزات سنگین کادمیوم و سرب
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن -فرآوری موادمعدنی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3343;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3343;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77121;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77121
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- میثاق قبادی
- استاد راهنما
- مهدی قراباغی, هادی عبداللهی
- چکیده
- پساب معادن، حاوی غلظت‌های قابل‌توجهی از فلزات سنگین و عناصر نادر خاکی بوده، که منجر به هدر رفتن آن‌ها و نیز آسیب‌های شدید محیط‌زیستی می‌گردد. درپایان‌نامه حاضر، به منظور جذب این فلزات، نخست به سنتز و مشخصه‌یابی نانوذرات مغناطیسی پرداخته شده است و از میان نُه نانوذره مگنتیت، مگنتیت با پوشش SiO2، nZVI، nZVI با پوشش PVA، MnFe2O4، MnFe2O4 با پوشش PEG، Co0.8Mn0.2Fe2O4، MnFe2O4 با پوشش گرافن اکسید و Co0.2Mn0.8Fe2O4 مشخص گردید که دو مورد آخر، بهترین عملکرد را در جذب فلزات کادمیوم، سرب، سریم و لانتانیوم دارند. همچنین، ایزوترم جذب در همه موارد از مدل لانگمویر پیروی کرده و سینتیک جذب نیز، بیشترین مطابقت را با مدل شبه مرتبه دوم داشته و در کمتر از 10 تا 15 دقیقه، فرآیند جذب به تعادل می‌رسد. ترمودینامیک جذب نیز، گویای گرماگیر بودن واکنش‌ها بوده و با افزایش دما، ظرفیت جذب نیز بیشتر می‌شود. به منظور مشخصه‌یابی و آنالیز، از تجهیزاتی مانند XRD، FE-SEM، FT-IR، BET، VSM، DLS، AAS وICP-MS استفاده شد و مجموع نتایج نشان داد، که نانوذره سوپرپارامغناطیسی MnFe2O4 با پوشش گرافن اکسید و نانوذره فرومغناطیسی Co0.2Mn0.8Fe2O4 می‌توانند با ظرفیت جذب بسیار بالا و زمان کمتر از 15 دقیقه، فلزات سنگین و عناصر نادر خاکی مورد نظر را، جذب نموده و با کارآیی بیش از 80 % و کمترین میزان هضم، فرآیند واجذب را انجام دهند.
- Abstract
- Mining industry wastewater commonly contains rare earth elements and heavy metals contaminant that pose severe threat on the public health and ecological systems while can be recovered and concentrated from the solutions. This thesis aims to synthesize magnetic nanoparticles including Magnetite (bare), Magnetite modified with SiO2, nZVI (bare), nZVI modified with PVA, MnFe2O4 (bare), MnFe2O4 modified with PEG or Graphene oxide, Co0.2Mn0.8Fe2O4 and Co0.8Mn0.2Fe2O4 for adsorption of heavy metal ions Pb2+, Cd2+ and REE ions Ce3+, La3+ from aqueous solution. Adsorbents were characterized by XRD, FE-SEM, FT-IR, BET, VSM and DLS. Moreover, adsorption isotherms, kinetics, thermodynamics, desorption and competitive adsorption were studied to understand the mechanism of adsorbing metal ions. All the results demonstrate that MnFe2O4 modified with Graphene oxide and Co0.2Mn0.8Fe2O4 are potential recyclable and effective adsorbents for heavy metal and REE ions. The adsorption equilibrium was reached within 15 min and well described by pseudo second order model and adsorption isotherms being fitted with Langmuir model and adsorption process was endothermic. In addition, the exhausted adsorbent can be regenerated without significant adsorption capacity loss. Keywords: Magnetic Nanoparticle Synthesis - Heavy Metals - Rare earth elements - Adsorption - Desorption
