عنوان پایان‌نامه

مدلسازی نمودار های شکست جذب اورانیوم و توریم در یک ستون بستر ثابت توسط مخمر



    دانشجو در تاریخ ۲۰ آذر ۱۳۹۲ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "مدلسازی نمودار های شکست جذب اورانیوم و توریم در یک ستون بستر ثابت توسط مخمر" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی شیمی-کاتالیست
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1365.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60676
    تاریخ دفاع
    ۲۰ آذر ۱۳۹۲
    دانشجو
    امین نجاتی
    استاد راهنما
    سیدمحمدعلی موسویان
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    این پژوهش جهت بررسی پارامترهای فرآیندی جذب زیستی اورانیوم و توریم محلول در آب با استفاده از جاذب زیستی مخمر نان (غیر فعال حرارتی شده)، است. در آزمایشات ناپیوسته اثر پارامترهای pH، زمان تماس و غلظت اولیه‌ی فلز، در میزان جذب یون‌های اورانیوم و توریم مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه‌ی نتایج بدست آمده با کار سایر محققان نشان داد که مخمر نان تثبیت شده روی آلژینات کلسیم، ظرفیت بالائی برای جذب یون‌های اورانیوم از محلول‌های آبی دارد (mg/g324) و ظرفیت جذب آن برای یون‌های توریم در رنج مناسبی قرار دارد (mg/g99). مدل‌های ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ و مدل سنتیکی شبه درجه دوم، انطباق خوبی با داده‌های آزمایشگاهی بدست آمده برای فلز اورانیوم داشتند. در مورد جذب یون‌های توریم نیز، مدل ایزوترم لانگمویر به خوبی توانست داده‌های آزمایشگاهی بدست آمده را پیشگوئی کند. در سیستم جذب پیوسته، بررسی اثر غلظت یون اورانیوم در محلول ورودی و شدت جریان ورودی به ستون، در منحنی های شکست جذب و میزان جذب ستون نشان داد که با افزایش غلظت یون اورانیوم در محلول ورودی به ستون، ظرفیت جذب افزایش پیدا می‌کند و نیز ستون جذب دارای یک شدت جریان بهینه عملیاتی می‌باشد. برای فلز توریم نیز اثر شدت جریان محلول ورودی به ستون، در نمودارهای شکست جذب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که در رنج شدت جریان مورد بررسی، انتقال جرم از توده‌ی محلول به سطح جاذب مرحله‌ی کنترل کننده می‌باشد و در نتیجه با افزایش دبی میزان جذب توریم توسط ستون افزایش پیدا می‌کند. تطابق نتایج آزمایشگاهی بدست آمده برای آزمایشات پیوسته جذب زیستی اورانیوم و توریم در ستون بستر ثابت توسط مخمر نان، با نتایج پیش‌بینی شده به کمک مدل توماس، مدل یان و مدل یون-نلسن بررسی شد. این مدل‌ها انطباق خیلی خوبی با داده‌های آزمایشگاهی داشتند. نتایج بدست آمده از آنالیز FTIR نشان داد که گروه های عاملی هیدروکسیل، کربوکسیل، فسفو دی استر، سولفانات و متیل در جذب زیستی اورانیوم و توریم موثر می‌باشند.
    Abstract
    At present study, uranium and thorium biosorption by baker’s yeast immobilized in Ca-alginate (BIC) was investigated with batch and continuous fixed-bed experiments. Comparison of uranium removal percentage by immobilized baker’s yeast, Ca-alginate beads and free baker’s yeast showed that the order is immobilized baker’s yeast> Ca-alginate> baker’s yeast. The effect of pH, contact time and initial uranium concentration on uranium biosorption and the effect of pH and initial thorium concentration on thorium biosorption by BIC was studied. The optimum pH value for uranium and thorium biosorption was 4 and 2 respectively. The equilibrium time for uranium biosorption by BIC was 240 min. Also, the effect of thorium ions on uranium biosorption showed that thorium ions caused a decrease in uranium biosorption capacity of BIC and its inhibitory effect increased with increasing initial uranium concentration. Langmuir and Freundlich models were well able to describe the uranium biosorption equilibrium data (with satisfactory correlation coefficient higher than 0.9). For thorium biosorption the Langmuir model describe the equilibrium data better than Freundlich model. Kinetic studies indicated that the pseudo-second-order model was appropriate to describe the biosorption process. According to Langmuir isotherm the maximum biosorption capacity for uranium and thorium biosorption was obtained 361 and 106 mg/g respectively. For the column studies, the effect of influent uranium concentration and flow rate on uranium breakthrough curves and the effect of flow rate on thorium breakthrough curves was investigated. The results of uranium biosorption showed that there was an optimum flow rate of 4 ml/min and the biosorption capacity of BIC increased with increasing influent uranium concentration. Also it was observed that the thorium biosorption capacity of BIC increased with increasing the flow rate. The breakthrough curves modeling showed that the Thomas, Yan and Yoon-Nelson models could predict the experimental data well. FTIR analysis showed that the hydroxyl, carboxyl, phosphodiester, sulphanate and methyl groups play important role in uranium binding by BIC biosorbent.