عنوان پایان‌نامه
بررسی میزان جذب رنگ های صنعتی توسط جاذب های طبیعی در حضور نانو ذرات
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1298.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58893
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد فروغی دهر
- استاد راهنما
- محمد اسماعیلی, حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- در این پروژه جذب سطحی ماده رنگی کنگورِد از محلول آبی توسط جاذب تفاله چای به عنوان یک جاذب ارزان قیمت برررسی گردید. این پروژه شامل دو بخش آزمایشگاهی جذب سطحی و نیز مدل¬سازی فرآیند جذب می¬باشد. در بخش آزمایشگاهی در این پروژه، در دو روش ناپیوسته و پیوسته انجام شده است. در بخش آزمایش جذب سطحی ناپیوسته به بررسی پارامترهای موثر در جذب سطحی مانند میزان جاذب مورد استفاده، pH محلول، زمان تماس و دمای فرآیند جذب پرداخته شده است. همچنین به بررسی سینتیکی فرآیند جذب پرداخته شد و ملاحظه گردید که مدل شبه درجه دوم، سینتیک فرآیند را به درستی پیش¬بینی می¬کند. تعادل سیستم جذب مورد مطالعه قرار گرفته، منحنی تعادلی جذب سطحی ترسیم گردید. تاثیر اصلاح فیزیکی جاذب مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده گردید که استفاده از اصلاح فیزیکی منجر به افزایش ظرفیت جاذب می¬گردد. با توجه به ترمودینامیک سیستم، فرآیند جذب سطحی به صورت گرماگیر و خودبه-خودی انجام می¬شود. در بخش پیوسته، با استفاده از پارامترهای مهم عملیاتی از قبیل غلظت اولیه محلول خوراک، دبی حجمی خوراک، ارتفاع بستر و pH محلول خوراک، منحنی¬های شکست مورد مطالعه قرار گرفته است و تاثیر این پارامترها بر روی منحنی شکست بررسی شده است. تاثیر حضور نانوذرات در هر دو بخش ناپیوسته و پیوسته با استفاده از نانوذرات آهن (Fe2O3) و سیلیس (SiO2) مورد بررسی قرار گرفته شده است. ملاحظه می¬گردد که حضور نانوذرات فوق در محلول موجب افزایش میزان جذب شده است. در بخش مدل-سازی در این پروژه در ابتدا مدل¬های همدمای جذب سطحی مورد بررسی قرار گرفت و با توجه به نتایج حاصله از مدل¬های مختلف، مدل پنج پارامتی فریتس-شولوندر بهترین نتیجه را برای داده¬های تعادلی ارائه می¬دهد. سپس به بررسی مدل بخش ناپیوسته جذب سطحی پرداخته شده است و در این قسمت با استفاده از نرم¬افزار MATLAB تغییرات غلظت کنگورِد در درون حفره¬های جاذب و نیز در فاز جامد در زمان¬های مختلف بر حسب شعاع به دست آورده شده است. به منظور مدل¬سازی منحنی¬های شکست از مدل¬های مشهور ارائه شده مانند مدل آدامز- بوهارت ، مدل توماس، مدل یون- نلسون و مدل BDST استفاده شده است و مدل BDST همخوانی بیشتری را با داده¬های تجربی نشان داد. همچنین با استفاده از نرم¬افزار Eviews مدل¬های پیشنهادی برای منحنی شکست بررسی شده و مدل مناسب ارائه شده است. در آخر، ضریب انتفال جرم با استفاده از تئوری موج محاسبه گردیده است و تاثیر پارامترهای مختلف غلظت اولیه، دبی خوراک، ارتفاع بستر و pH محلول بررسی شده است.
- Abstract
- The feasibility of using tea waste (TW) has been investigated as a low-cost adsorbent for the adsorption of an anionic dye (Congo red) from aqueous solution. The thesis includes two different parts namely, the adsorption experimental studies and the adsorption modeling. The experimental part contains both the batch and continuous adsorption experiments. Adsorption in batch process was conducted to study the effect of adsorbent dosage, initial dye concentration, contact time, pH, and temperature. The adsorption equilibrium curves were achieved. The kinetics of the adsorption were investigated and it was observed that the adsorption kinetics followed by the pseudo-second order model. The effect of mechanical treatment (vibratory mill) was also studied. The experimental results showed that using this physical treatment leads to an increase in the adsorption capacity of TW. Thermodynamic analyses revealed that the adsorption of Congo red on TW was endothermic and spontaneous in nature. In the continuous experiments, the adsorption breakthrough curves were investigated using various parameters, such as mass of the adsorbent, flow rate, influent dye concentration, and the initial pH were studied. The effects of the presence of nanoparticles were investigated using SiO2 and Fe2O3 nanoparticles. The results illustrate that both silica and Fe2O3 nanoparticles increased the adsorption of CR on TW. In the modeling part, firstly the adsorption isotherm models were investigated and it was observed that Fritz–Schlunder model best described the equilibrium data. Then the modeling of the adsorbate concentration in the liquid and in the intraparticle pores was investigated using MATLAB programming. Three commonest models, namely, Adams-Bohart, Thomas, Yoon-Nelson, and BDST models have been employed to fit the adsorption experimental data to exhibit the adsorption behavior of CR onto TW. The results revealed that the experimental data well described by BDST model. However, in order to achieve more accurate model, three models were proposed for the breakthrough curves and the models were studied with respect to O.L.S method by Eviews software. Finally, the volumetric mass transfer coefficients were investigated using wave propagation theory and the effects of different parameters were investigated.
