عنوان پایان‌نامه
ساخت نانو فیبر اکسید روی به روش الکترو اسپین و بررسی خواص جذبی اورانیوم توسط آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1366.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60657
- تاریخ دفاع
- ۱۴ آبان ۱۳۹۲
- دانشجو
- هدی حلاجی
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- در این تحقیق، جاذب نانو هیبرید پلی وینیل الکل/ روی اکسید (PVA/ZnO) به روش اختلاط ذرات اکسید فلزی توسط عملیات casting و با روش الکتروریسی تهیه شد. نتایج جذب فلز اورانیوم نشان داد که میزان جذب با افزایش درصد وزنی ZnO در جاذب نانوهیبریدی PVA/ZnO کاهش و در جاذب نانوفیبر هیبریدی PVA/ZnO افزایش پیدا می کند. همچنین میزان جذب فلز اورانیوم در درصدهای وزنی مختلف ZnO توسط جاذب نانوفیبر هیبریدی تهیه شده به روش الکتروریسی بیشتر از جاذب نانوهیبرید تهیه شده با روش اختلاط ذرات اکسید فلزی توسط عملیات casting می باشد. نتایج آزمایشات نشان داد که جاذب بهینه و مناسب برای جذب فلز اورانیوم، جاذب نانوفیبر هیبریدی تهیه شده به روش الکتروریسی می باشد. سنتز این جاذب با آنالیزهای FTIR، BETو SEM مشخص شده است. آزمایشات جذب به صورت ناپیوسته بررسی شده است. تاثیر مقادیر ZnO، زمان تماس، غلظت اولیه محلول فلزی و دما در سیستم ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط بهینه جذب فلزات اورانیوم، مس و نیکل توسط جاذب نانوفیبر هیبریدی PVA/ZnO در20% وزنی ZnO، زمان 5 ساعت، دمای 45 درجه سانتی¬گراد به دست آمده است. داده¬های سینتیکی با مدل¬های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و دواکسپونانسیلی برازش شده است که از بین مدل¬های به کار گرفته شده مدل دواکسپونانسیلی از دو مدل دیگر بهتر بوده است. چهار مدل ایزوترم فرندلیچ، لانگمویر، دوبین-رادکویچ و تمکین برای توصیف داده های تعادلی فلزات انتخابی بررسی شده است که داده های تعادلی فلز اورانیوم با مدل دوبین-رادکویچ و داده های تعادلی فلزات نیکل و مس با مدل ایزوترم لانگمویر نسبت به سه مدل دیگر بهتر برازش شده است. ماکزیمم ظرفیت جذب فلزات انتخابی توسط جاذب نانوفیبر هیبریدی PVA/ZnO به صورت زیر به دست آمده است: qmax,U(627 mg/g) > qmax,Ni(231.4 mg/g) > qmax,Cu(167.6 mg/g) پارامترهای ترمودینامیکی برای فلزات انتخابی اورانیوم، مس و نیکل محاسبه شد که نتایج برای جذب اورانیوم، مس خودبخودی و گرماگیر و برای جذب نیکل غیر خودبخودی و گرماگیر می باشد. تغییرات انرژی آزاد گیبس با افزایش دما منفی تر شده که این موضوع نشان دهنده میل بالای جذب فلزات انتخابی توسط جاذب نانوفیبر هیبریدی PVA/ZnO در دماهای بالاتر می باشد. تغییرات آنتروپی برای فرایند جذب تمام فلزات انتخابی مثبت به دست آمده است که این مساله نشان دهنده افزایش بی نظمی در لایه مرزی جامد- محلول می باشد.
- Abstract
- In this study, Poly vinylalcohol/Zinc oxide nanohybrids were prepared by casting and electrospinning method. The influence of preparation method was studied on adsorption of uranium ions. The result showed that the maximum capacity of uranium in different ZnO content was found for adsorbent that prepared by electrospinning method. The prepared adsorbents were characterized by FTIR, SEM and BET analyses. Adsorption experiments were investigated in a batch system. The influence of several variables such as ZnO content, initial concentration and temperature were studied in a batch mode. The optimum conditions for uranium, copper and nickel were obtained in 20%W of ZnO, 5 hours, temperature of 45°C. The kinetic data was fitted with Pseudo-first-order , Pseudo-second-order and Double-exponential models. Based on results, the Double-exponential describes the experimental data well. Four isotherm models namely Freundlich , Langmuir , Dubbinin-Radushkevich and Temkin were used for analysis of equilibrium data. Based on results, the Dubbinin-Radushkevich isotherm model fitted the equilibrium data of uranium and the Langmuir isotherm model fitted the equilibrium data of copper and nickel sorption onto the PVA/ZnO nanofiber adsorbent. Maximum adsorption capacity of the nano hybrid for the metals is in order of: qmax,U(627 mg/g) > qmax,Ni(231.4 mg/g) > qmax,Cu(167.6 mg/g) Thermodynamic parameters for sorption of uranium, copper and nickel onto the nanofiber adsorbent indicates the feasibility and spontaneity of uranium and copper sorption by the PVA/ZnO nanofiber adsorbent. Furthermore, the positive values of the Gibbs free energy changes for nickel show that the sorption of nickel onto the nanofiber adsorbent is not spontaneous. The positive values of ?H? proved the endothermic nature of the uranium, copper and nickel onto the nanofiber adsorbent.The positive values of ?S? confirmed the increased randomness of solidsolution interface during the sorption processes.
