عنوان پایان‌نامه
حذف کل کربن آلی از آب های سطحی با استفاده از فرآیند انعقاد و لخته سازی توسط نانو صفحات گرافن اکسید
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1637;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81875;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1637;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81875
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مهر ۱۳۹۶
- دانشجو
- محمد محمدی پارسا
- استاد راهنما
- علیرضا پرداختی, مجید بغدادی
- چکیده
- وجود مواد آلی در منابع آب، همواره برای تصفیه خانه های آب مسأله ساز بوده است. مهم ترین دلایل این امر عبارتند از نقش این مواد در انتقال و تغلیظ آلاینده های مختلف، زمینه سازی در تشکیل و رشد میکروبی در قسمت های آبرسانی، و نقشی که به عنوان پیش ساز تشکیل فرآورده های جانبی خطرناک بعد از کلرزنی دارند. روش های متداول حذف TOC با استفاده از کلرورفریک به عنوان ماده منعقد کننده در فرآیند انعقاد و لخته سازی قادر به حذف کامل مواد آلی طبیعی در آب نمی باشند. در این پژوهش سعی خواهد شد تأثیر گرافن اکسید در فرآیند انعقاد و لخته سازی برای حذف مواد آلی طبیعی موجود در منابع آب های سطحی بررسی، و نیز از Fe3O4 برای کمک به ته نشینی پس از انعقاد و لخته سازی استفاده شود. پس از سنتز کردن گرافن اکسید و Fe3O4، خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، و مورفولوژی این مواد با کمک آنالیزهای FT-IR، XRD، DLS، TEM، FE-SEM، EDS، و VSM تعیین شد. با استفاده از نرم افزارDesign Expert، پارامترهای مؤثر در آزمایش شامل pH، غلظت گرافن اکسید، و غلظت FeCl3 در حذف TOC مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده، پارامتر غلظت FeCl3 بیشترین تأثیر را در حذف TOC داشته است، و سپس غلظت گرافن اکسید با اختلاف زیادی نسبت به فاکتور FeCl3 تأثیرگذار بوده است. پارامتر pH کمترین تأثیر را در تغییرات پاسخ ها داشته است. همچنین تأثیر آزمایش های حذف TOC در کاهش کدورت محلول مورد آنالیز قرار گرفت. بررسی دو فاکتور گرافن اکسید و FeCl3 در کنار هم نشان می دهد که در غلظت های FeCl3 بین 35 تا 45 میلی گرم بر لیتر و غلظت های گرافن اکسید از mg/L 8 به بالا، کمترین کدورت باقیمانده را در نمونه ها شاهد هستیم. اما تغییرات pH تأثیر زیادی در میزان حذف کدورت نداشته است. در یکی از نقاط بهینه که با کمک نرم افزار Design Expert به دست آمد، غلظت گرافن اکسید 18 میلیگرم بر لیتر، غلظت FeCl3 برابر با 36 میلیگرم بر لیتر، و 7/5 = pH گزارش شد. همچنین بررسی اثر TDS بر حذف TOC نشان داد که عملکرد حذف در TDS های پایین بهتر بوده است. درصد حذف TOC در TDS = 50 mg/L برابر با 96/4 می باشد و برای غلظت های TDS بالای 600 تا 800 میلی گرم بر لیتر، به % 80 کاهش یافته است. همچنین با افزایش TDS، مقدار کدورت باقی مانده افزایش یافته است. بررسی ایزوترم های جذب لانگمویر، فرندلیچ، و UT نشان داد که با توجه به این که هر سه ایزوترم به خوبی مدل را توصیف کرده اند ولی اعداد ایزوترم UT بهترین توصیف را برای فرآیند جذب داشته است.
- Abstract
- In recent years, various chemically hazardous materials including organic compounds have been found in many watersheds. Organic compounds in aquatic environments are one of the great concerns in water treatment plants. This is due to the different reasons including their role in transportation and pre-concentration of various pollutions, increasing microbial growth in water supply systems and producing toxic by-products after chlorination. This process is accompanied by a reaction through which Natural Organic Matters (NOMs) can be transformed to compounds which were already proven to be carcinogenic. Conventional methods for Total Organic Carbon (TOC) removal using Ferric Chloride as a coagulant is not efficient for removal of NOMs. The main objective of the present study is to assess the role of Graphene Oxide in coagulation and flocculation process used in NOMs removal and to use Fe3O4 for enhancing the precipitation after mentioned process. After synthesis of Graphene Oxide and Fe3O4, physical, chemical, and morphological properties of these compounds have been characterized by FT-IR, XRD, DLS, TEM, FE-SEM, EDS, and VSM. Key parameters studied in the experiments by Design Expert software were pH, Graphene Oxide concentration, and FeCl3 concentration for assessing TOC removal. Results showed that FeCl3 concentration was the most prominent factor in TOC removal, which was followed by insignificant effect of Graphene Oxide concentration in TOC removal. Also, pH was the least effective parameter in the experiments. Turbidity tests were also conducted to investigate the effect of these parameters, showing that the lowest turbidity was observed after use of 35-45 mgL-1 FeCl3 and higher than 8 mgL-1 Graphene Oxide. However, pH was not effective in reducing of turbidity. In one of the optimized points derived from Design Expert software, Graphene Oxide concentration, FeCl3 concentration and pH were reported 18 mgL-1, 36 mgL-1 and 7.5 respectively. Moreover, it was observed that the TOC removal was more efficient in the lower TDS. In other words, 96.4 % removal rate was observed for 50 mgL-1 TDS, followed by 80 percent removal rate for 600-800 mgL-1 TDS. Higher turbidity was observed when TDS concentration was increased. Investigation of Langmuir, Freundlich, and UT isotherms was shown that all were capable of fitting the model, among which UT isotherm was the best one. Keywords: TOC, Graphene Oxide, Natural Organic Matter, NOM, Coagulation-Flocculation, Total Organic Carbon, Magnetic Nanoparticles
