عنوان پایان‌نامه
بررسی انتقال و جذب فلزات سنگین از محلول های آبی با استفاده از غشاهای درون پلیمری (PIM) ها در حضور نانو ذرات
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1275.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58051
- تاریخ دفاع
- ۲۲ خرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد شیرزاد
- استاد راهنما
- حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- کبالت از جمله فلزات سنگینی است که در طبیعت، ساختارهای بسیار پایدار و در عین حال بسیار خطرناک تشکیل می¬دهند. برای حذف این فلز روش¬های بسیاری پیشنهاد شده است؛ یکی از این روش¬ها که اخیراً مورد بررسی قرار گرفته است، استفاده از فرآیندهای غشایی و به¬ویژه غشای درون¬پلی¬مری است. در این پروژه، جذب و انتقال کبالت (II) از محیط¬های آبی با استفاده از غشای درون¬پلی¬مری مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. غشای درون¬پلی¬مری از قالب¬گیری سه مولفه¬ی پلی¬مر، نرم¬ساز و حامل ساخته شد. از دینونیل¬نفتالن¬سولفونیک اسید به عنوان حامل استفاده شد و تاثیر نرم¬سازهای مختلف مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. برخی از عوامل موثر بر انتقال کبالت (II) از جمله غلظت حامل در غشا، سرعت هم¬زدن فازها، نوع پلی¬مر، pH فاز مبدا، نوع و غلظت نرم¬ساز، غلظت اولیه¬ی یون کبالت در فاز مبدا، نوع فاز مقصد و قدرت اسیدی آن مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت و مقدار بهینه¬ی هر کدام تعیین شد؛ ضمن این¬که سینتیک استخراج کبالت (II) بررسی و سینتیک درجه¬ی اول تایید گردید. آزمایش انتقال در شرایط بهینه¬ی تعیین شده، در مدت زمان 54 ساعت، میزان بازیابی کبالت (II) را %98 به دست داد. نتایج به¬دست آمده نشان داد که با افزایش درصد وزنی حامل در غشا، از 5 به %15 میزان بازیابی کبالت (II) از 6 به حدود %46 افزایش یافت. برای پیدا کردن سرعت بهینه¬ی هم¬زدن فازها، پنج سرعت مختلف مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت و سرعت 200 دور بر دقیقه به عنوان سرعت بهینه گزارش شد. از بین دو پلی¬مر CTA و PVC بررسی شده، پلی¬مر CTA به عنوان کارآترین پلی¬مر انتخاب شد. مقادیر بهینه برای pH فاز مبدا و غلظت کبالت (II) در آن، به ترتیب برابر با 5 و 60 میلی¬گرم بر لیتر گزارش شد. با توجه به گران¬روی نرم¬سازها، ثابت دی¬الکتریک و میزان بازیابی هر کدام از آن¬ها، در نهایت بیس(2-اتیل-هگزیل آدیپات) به عنوان بهترین نرم¬ساز انتخاب و غلظت بهینه¬ی آن در غشا %62 وزنی تعیین شد. در نهایت سولفوریک¬اسید به غلظت 25/1 مول بر لیتر به عنوان فاز مقصد انتخاب شد. در گام پایانی تاثیر حضور نانوذره در ساختار غشا و اثر آن بر بازیابی کبالت (II) بررسی و نانوذره¬ی 2SiO به عنوان کارآترین نانوذره انتخاب شد.
- Abstract
- Co complex is one of the most stable component exists in the nature. These stable substances are very dangerous to human health. Today so many methods are recommended to remove Co ion and a new method that recently developed is use of polymer inclusion membranes. In this work, sorption and transport of Co ion from aqueous solution by polymer inclusion membrane are investigated. This membrane consists of polymer, plasticizer and the carrier made by casting method. Dinonylnaphtalene sulfonic acid was used as carrier respectively. Some of important factors that affect ion transport are studied, including carrier concentration, mixing rate, polymer, pH of source phase , plasticizer, initial ion concentration, receiving phase , receiving phase acid concentration. The optimum value of each parameter was found respectively. Kinetic study showed that the extraction obeys first- order reaction. Transport experiment of Co(II) with optimized structural and perimeter factors was done and RF was 98% after 54 hours. It was observed that increasing of carrier concentration from 5% to 10% resulted an increasing in RF about 40%. Five different mixing rates was investigated and finally 200 rpm selected as optimum amount. Cellulose triacetate was selected between two polymers –cellulose triacetate and polyvinyl chloride- with higher efficiency. In this way,the optimum points for source phase pH, initial ion concentration was 5 and 60 ppm respectively. Viscosity and dielectric constant is crucial and affect the RF. Dioctyl adipate was selected cause of the highest RF with concentration of 62% wt/wt. Finally sulfuric acid with concentration of 1.25 M was distinguished as the best receiving phase. Finally presence of nano-particle in structure of membrane was studied and SiO2 was selected as the best nano-particle.
