عنوان پایان‌نامه
ارزیابی قابلیت زئولیت معدنی در تصفیه آب شرب (:مطاله موردی :آب شرب ابوریحان -پاکدشت)
- رشته تحصیلی
- مهندسی‌کشاورزی-آبیاری و زهکشی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43907;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 311
- تاریخ دفاع
- ۱۵ مهر ۱۳۸۸
- دانشجو
- بابک ابرازی بخشایش
- استاد راهنما
- محمدابراهیم بنی حبیب
- چکیده
- چکیده: وجود کاتیونهای دو ظرفیتی در آب ( بویژه کلسیم و منیزیم) سبب بروز پدیده سختی می‌گردد. آبهای زیرزمینی نیز گاهاً به واسطه وجود این دو کاتیون در زمره آبهای سخت قرار می‌گیرد. غلظت بالای این دو کاتیون در آب سبب بروز دو مشکل عمده می‌گردد. نخست اینکه کارایی مواد صابونی که با آبهای سخت در ارتباط می‌باشند، سبب کاهش کارایی مواد صابونی و متعاقباً افزایش میزان مصرف این مواد می‌گردد. همچنین در صنایعی که در آنها از آبهای سخت استفاده می‌گردد، به علت رسوب مواد آهکی در بخش‌های داخلی بویلرها و رادیاتورها موجب می‌گردد که این بخشها به طور مرتب تعویض گردند. دو روش برای کاهش سختی وجود دارد که عبارتند از: روش آهک و سودازنی و روش تعویض یونی. غالباً هر دو روش در تصفیه‌خانه‌های آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش تعویض یونی از رزینهای مصنوعی استفاده میکنند و عموماً در منازل مورد استفاده می‌باشند. تعویض یونی پدیده تبادل یون بین میان فاز جامد و مایع میباشد. زئولیتها گروهی از آلمینوسیلیکاتهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی‌اند که دارای ساختار سه بعدی منظمی می‌باشند و به واسطه برخورداری سطوح داخلی و خارجی بالا به طور موثری در پدیده تبادل یونی شرکت میکنند. زئولیتها دارای دو دسته زئولیت‌های طبیعی و مصنوعی می‌باشند. از آنجا که زئولیت‌های طبیعی به مقدار فراوانی در طبیعت وجود دارند . با توجه به ارزانی‌شان در مقایسه با انواع سنتزی جایگاه خاصی در تحقیقات یافته‌اند. این تحقیق با هدف بررسی اثر افزایش ضخامت زئولیت در ستون حاوی زئولیت بر کاهش کاتیونهای کلسیم و منیزیم میباشد. برای این منظور ابتد آزمایشات به صورت بسته به منظور برآورد ظرفیت تبادل کاتیونی و تعیین ضرایب ایزوترم‌های جذب کاتیونهای کلسیم و منیزیم انجام گردید. به منظور بررسی اثر افزایش ضخامت از 5 ضخامت ( 6، 9، 12، 15 و 18 سانتی‌متری) استفاده شد. بر اساس نتایج حاصل راندمان حذف کاتیون کلسیم به ترتیب 13/0، 16/0، 17/0، 20/0 و 32/0 و برای کاتیون منیزیم 10/0، 14/0، 16/0، 18/0 و 20/0 میباشد. همچنین بر اساس نتایج به دست آمده تمایل جذب کاتیونها Ca2+> Mg2+ میباشد. در بخش دیگری از این تحقیق با استفاده از روش تفاضلات محدود پسرو معادله انتقال املاح در محیط متخلخل با استفاده از روش‌های عددی حل گردید. نتایج بیانگر توانایی روش عددی به کار رفته در شبیه‌سازی حرکت املاح در ستون حاوی زئولیت میباشد.
- Abstract
- Abstract: Existence of multi-valence Cations such as Calcium and Magnesium makes water hard. Sometimes groundwater due to great concentration of Calcium and Magnesium is known as hard water. Such abound concentrations cause two main problems: first, decrease soapy materials efficiency. Therefore most hygienic activities that use soapy products are in vain. Second, Residual lime would make sedimentation in inner parts of boilers and radiators when water is heated. Accordingly the whole installations work with hard water, have to be replaced regularly. There are two main methods in hardness removing: Lime soda process, Ion exchange process. Generally both above methods are used in refineries. Home hardness removing sets usually contain resins. Resins are made of natural sources or they are made by synthesis. Ion exchanging is changing ions between liquid phase and an adsorbent. Zeolites are hydrated crystalline mineral aluminosilicates with cage-like structure that large internal and external surface areas for ion exchange. Their open structure consists of canals and pores containing Cations and Thanks to their special structures and lower prices in comparison with synthetic Zeolite, natural Zeolite are used in ion exchange processes as adsorbent. This investigation aims to study the effect of thickness of Zeolite filters (Clinoptilolite) in eliminating Calcium and Magnesium from water. And these Cation adsorption simulation. Accordingly batch experiment was done on adsorption isotherm, and five tests were done using column experiments with different thicknesses for each cation using synthetic solutions with specific concentrations. Therefore the breakthrough curves were drawn for each ion using the chemical analysis results of samples. Removal efficiencies of calcium are 0.13, 0.16, 0.17, 0.20 and 0.32, and for magnesium are 0.10, 0.14, 0.16, 0.18 and 0.20 in studied thicknesses. The results imply that increasing the Zeolite thickness leads to increase the removal efficiency and Following selectivity series was found: . Also numerical model for simulation of the Calcium and Magnesium transport through a saturated fixed- bed column of Semnan Zeolite was developed. The governing equation of the miscible contaminant transport including advection, dispersion-diffusion and adsorption effects are presented. In the model the nonlinear system of the governing differential equations was solved using explicit finite-difference method. The model is validated by application to standard experiments on Calcium and magnesium ions transport in saturated column with specific thicknesses and tow Freundlich and linear adsorption isotherms. The comparison of the results of model and experiments shows the ability of model that was used linear adsorption isotherm in simulation of Calcium and Magnesium transport through the fixed- bed column.
