عنوان پایان‌نامه
بررسی پارامتر های فرایند مگ مولکولی با به کارگیری نانو ذره مغناطیسی دو هسته ای عامل دار شده برای حذف یون آنتیموان
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1273.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58181
- تاریخ دفاع
- ۱۲ خرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- علی اصغر رویگر
- استاد راهنما
- حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- در این پژوهش جذب یون آنتیموان با استفاده از نانوذرات مغناطیسی منگنز فریت و منگنز فریت عامل‌دار شده در فرآیند مگ مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها هم به صورت ناپیوسته و هم پیوسته (در ستون‌های بستر ثابت) انجام شده است. در قسمت ناپیوسته اثر پارامترهایی همانند زمان تماس و غلظت اولیه یون آنتیموان در دماهای مختلف، اثر pH، اثر یون رقابتی سلنیوم و همچنین جذب و احیاء جاذب¬ها، و در قسمت پیوسته دو پارامتر مهم در طراحی یعنی شدت جریان و ارتفاع ستون مورد آزمایش قرار گرفت. در مرحله اول pH در محدوده 1 تا 12 مورد آزمایش قرار گرفت. مقدار pH بهینه برای منگنز فریت و منگنز فریت عامل¬دار شده 2 بدست آمده است. جذب آنتیموان (III) روی هر دو جاذب بین دماهای ?25 تا ?55 گرماگیر بوده است. برای بدست آوردن پارامترهای سینتیکی، مدل‌های شبه درجه اول، شبه درجه دوم، نفوذ درون ذره‌ای و الویچ استفاده قرار گرفتند که مدل شبه درجه دوم و مدا نفوذ درون ذره¬ای بهترین برازش را بین این مدل‌ها داشته است و جذب توسط این دو سنتیک کنترل می¬گردد. ایزوترم‌های دو پارامتری لانگمویر، فرندلیچ، دوبینین رادوشکویچ و تمکین و سه پارامتری سیپس، ردلیش- پترسون و توس و همچنین چهار پارامتری فریتز- شودر برای مدلسازی ایزوترم‌های تعادلی به کار گرفته شدند که نتایج نشان داد با افزایش تعداد پارامترهای یک مدل انعطاف‌پذیری آن بیشتر می‌شود و برازش بهتری نسبت به داده‌های آزمایشگاهی خواهد داشت. ظرفیت جذب MNPs و AS-MNPs برای Sb(III) در pH 2 از مدل لانگمویر، بترتیب 66/10 و 78/7 میلی¬گرم بر گرم جاذب بدست آمد. میانگین انرژی آزاد جذب برای MNPs و AS-MNPs از مدل دوبینین-رادوشکویچ بترتیب 43/20 و 07/21 کیلوژول بر مول محاسبه گردید که مشخص کننده¬ی جذب شیمیایی Sb(III) روی MNPs و AS-MNPs می¬باشد. بعد از 5 چرخه متوالی جذب-دفع بازده جذب برای MNPs و AS-MNPs بترتیب %14 و %7 و بازده دفع بترتیب %32 و %10 کاهش یافت. پارامتر¬های ترمودینامیکی (?G^o، ?H^o و ?S^o) محاسبه گردید و معلوم شد جذب امکان¬پذیر، خودبخودی و گرماگیر است. انرژی اکتیواسیون نیز از معادله آرنیوس محاسبه و مقدار آن نشان داد که جذب شیمیایی رخ داده است. حالت پیوسته، نتایج نشان داد که با افزایش شدت جریان ورودی میزان جذب کاهش می¬یابد که این کاهش برای AS-MNPs بسیار بیشتر از MNPs بوده است. افزایش ارتفاع آهنربا به منظور جداسازی جاذب از محلول نیز منجر به کاهش جذب آنتیموان گردید که اثر این پارامتر روی جذب آنتیموان بر AS-MNPs تاَثیر چشمگیری داشته است. در این سری آزمایش¬ها، قطر ستون cm 1 بوده و خوراک ورودی مصنوعی برای منگنز ¬فریت و منگنز فریت عامل¬دار شده دارای غلظت mg/L50 بوده است
- Abstract
- In this study, the adsorption potential of a new process of magmolcular for ions of Sb (III) from aqueous solution was investigated. The influences of solution pH, adsorbent concentration, time of contact, temperature and co-ion on the Sb (III) adsorption were studied using the batch method. Magmolecular process is a technique in which a high gradient magnetic field is applied in order to separate magmolecule of loaded with ions from liquid phase. In this process, magmolecules are manganese ferrite nanoparticles coated with a layer of silica and functionalized with tetraethyl orthosilicate and aminopropyl-triethoxysilane (AS). The adsorption kinetics well fitted using a peseudo second-order kinetic model. The calculated activation energy for adsorption on AS-MNPs was 32.95 kJ mol^(-1), indicating the adsorption process to be chemisorption. The intraparticle diffusion model described that the intraparticle diffusion was not the only rate-limiting step. The monolayer adsorption capacity of magnetic nanoparticles (MNPs) and AS-MNPs for Sb (III) was found to be 10.66 and 7.78 mg g^(-1) at pH 2, respectively. The mean adsorption energy (20.43 and 21.07 kJ mol^(-1) for MNPs and AS-MNPs, respectively) calculated from the Dubinin-Radushkevich model indicated that the adsorption of Sb (III) onto MNPs and AS-MNPs was chemically carried out. After 5 times of adsorption/desorption cycles, the reusability of MNPs and AS-MNPs decreased as 14 and 7% for adsorption and 32 and 10% for desorption, respectively. The calculated thermodynamic parameters (?G^o, ?H^o and ?S^o) showed that the adsorption was feasible, spontaneous, and endothermic.
