عنوان پایان‌نامه
حذف جیوه از محلول های کاستیک و پساب توسط جاذب اصلاح شده ام سی ام ۴۱
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1315.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59468
- تاریخ دفاع
- ۱۵ مرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- سحر حیدری مهر
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- در این تحقیق که با دو هدف سلامت محیط زیست و همچنین بهبود کیفیت محصول کاستیک تولیدی واحدهای کلرآلکالی صنعت پتروشیمی انجام شده است، با استفاده از نوعی غربال مولکولی مزوپور اقدام به جذب سطحی جیوه از محیط های آبی و قلیایی نمودیم. از آن جا که جیوه سومین فلز سمی جهان است، سازمان سلامت جهانی حد قابل قبول آن جهت تخلیه در محیط زیست را در حدود ?g/l 10 و مقدار مجاز در آب آشامیدنی را ?g/l 1 تعیین نموده است. غربال مولکولی MCM-41 به دلیل داشتن تخلخل و مساحت سطح بالا توانایی بسیار خوبی در نقش جاذب دارد، بنابراین ابتدا جاذب توسط قالب سیلیسی آلی CTAB تهیه و سپس این قالب آلی به روش کلسینه از ساختار جاذب جدا شده و سطح آن با استفاده از گروه عاملی تیول (-SH) اصلاح گردید. ساختار نمونه های MCM-41، C-MCM-41 و MP-MCM-41 توسط آزمون هایی چون جذب- واجذب نیتروژن، پراش اشعه ایکس، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی به ترتیب به منظور تعیین مساحت سطح و بررسی توزیع اندازه حفرات، بررسی نظم ساختاری و آرایش شش وجهی جاذب، جایگزینی مطلوب گروه عاملی تیول در دیوارهی جاذب و در نهایت تعیین اندازه ذرات جاذب و آنالیز عنصری، همچنین تهیه تصویرهایی از ذرات تشکیل دهندهی جاذب مورد مطالعه قرار گرفت. کاهش مساحت سطح، وجود یک پیک کوچک در عدد موجی cm-1 2550 که مربوط به گروه –SH میباشد و کاهش فاصله صفحات کریستالی در طیف اشعه ایکس پس از اصلاح سطح جاذب، همگی نشان از جایگزینی مطلوب گروه عاملی تیول بر سطح جاذب میباشد. وجود تیول به میزان mmol/g 8/0 در آنالیز عنصری به روش SEM نیز تأیید دیگری بر اصلاح موفقیت آمیز سطح جاذب میباشد. لازم به ذکر است که اندازهی ذرات جاذب توسط آنالیز SEM به طور متوسط nm 52 تعیین گردید که به خوبی مزوپور بودن ساختار را نشان میدهد. تأثیر pH، مدت زمان انجام فرآیند، سرعت هم زدن و دما بر میزان جذب بررسی گردید. پارامترهای بهینه شدهی فرآیند جذب جیوه در محیط آبی به این صورت تعیین گردید: 4= pH، min 15= t، rpm 250= سرعت اختلاط، ?C 50 = T . نتایج به دست آمده نشان داد جاذب در محیط های اسیدی تر توانایی بیشتری برای حذف جیوه دارد، با این وجود در محیط های قلیایی و حتی به شدت قلیایی، توانایی جذب جیوه قابل ملاحظه است. دادههای تجربی با ایزوترم های متفاوتی بررسی گردید، همدماهای لانگمیر و ردلیچ-پترسون تطابق بسیار خوبی را با دادههای تجربی به دست دادند. مطالعات سینتیکی نیز نشان داد سینتیک واکنش از نوع شبه مرتبه دوم میباشد. همچنین مطالعات ترمودینامیکی بیانگر خودبخودی بودن واکنش میباشد. به علاوه واکنش گرماگیر بوده و با افزایش بی نظمی چندانی همراه نمیباشد.
- Abstract
- This research has done for two goals: health of environment and improvement caustic production of chlor-alkali units in petrochemical industries. We did mercury adsorption from aqueous and alkali mediums by a kind of mesoporous molecular sieve. Since the mercury is the third toxic metal in the world, the World Health Organization specified permissible amounts for mercury 1 ?g/l in drinking water and 10 ?g/l for discharging wastes. Mesoporous molecular sieve MCM-41 has very high ability as an adsorbent because of high porosity and surface area. So at first it was synthesized by organo silane template CTAB, then this template removed from adsorbent structure by calcination method and ultimately its surface modified by means of MPTMS to attachment thiol functional group. The structure of MCM-41, C-MCM-41 and MP-MCM-41 characterized by nitrogene adsorption-desorption, X-ray diffraction, FTIR spectra and Scanning Electron Misroscope to find surface area and consideration of pore size distribution, structural order and hexagonal array, favorable grafting of thiol functhional group on adsorbent surface and finally specifying particle size and elemental analysis respectively. Decreasing surface area, existence a small peak at 2550 cm-1 in FTIR spectra that is related to –SH group and increasing d-spacing values X-ray diffraction after surface modification of adsorbent result a good grafting of functional group on the adsorbent surface. Determining 0.8 mmol/g thiol group by SEM elemental analysis is another evidence to successful modification. The particle size is determined 52 nm by SEM and is shown meso structure of adsorbent well. The effect of pH, agitation time, mixing rate and temperature on adsorption quality were investigated. Optimum parameters of adsorption process in aqueous medium are pH=4, t=15 min, mixing rate=250 rpm and T=50 ?C. The results demonstrate that adsorbent is more capable to removing mercury in acidic medium. Nevertheless the ability of mercury removal in alkali and even severe alkali mediums is saleint. Experimental datas evaluated with various two and three parameter isothermes, among them Langmuir and Redlich-peterson were fitted very well. Kinetic studies demonstrate the reaction follow pseudo-second order equation completely. Also thermodynamic studies showed the reaction is spontaneous and endothermic, also the entropy didn’t change much.
