دانشگاه سمنان

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی

عنوان:

استفاده از ساقه‌ی گیاه خاکشیر در حذف آلایندگی رنگی از محیط‌های آبی و بررسی تأثیر عملکرد جاذب در مقیاس نانو بر حذف

استادان راهنما:

 دکتر مهدی پروینی

 دکتر سید حسن زوار موسوی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه و تئوری تحقیق………………………………….. 1

1-1 مقدمه……………………………………………………………. 1

1-2  انواع جذب………………………………………………………. 3

1-3 طبیعت جاذب‌ها…………………………………………………. 4

1-4  جاذب‌ها…………………………………………………………. 4

1-5 عوامل تأثیرگذار بر روی قدرت جذب یک جاذب……………….. 5

1-5-1 سطح تماس………………………………………………….. 5

1-5-2 غلظت………………………………………………………… 7

1-5-3 دما…………………………………………………………….. 7

1-5-4 نوع ماده جذب شده و جاذب……………………………….. 7

1-5-5 حالت ماده جذب شده و جاذب…………………………….. 7

1-6 ذغال‌های رنگ بر………………………………………………… 7

1-7  کربن فعال………………………………………………………. 8

1-8  روش‌های فعالسازی………………………………………….. 9

1-8-1 روش فعالسازی فیزیکی…………………………………….. 9

1-8-2 روش فعالسازی شیمیایی………………………………… 10

1-9  تئوری رنگ‌ها و جذب رنگ………………………………….. 12

1-10   اساس کار دستگاه اسپکتروسکوپ‏……………………… 13

1-10-1 اسپکتروفتومتر نور مرئی…………………………………. 13

1-10-2 اجزاء دستگاه……………………………………………… ‏ 13

1-10-3 طرز تعیین غلظت یک ماده توسط اسپکتروفتومتر………15

1-11   رنگ‌ها و خواص آن‌ها……………………………………… 16

1-11-1 رنگ‌های اسیدی یا آنیونی……………………………… 16

1-11-2 رنگ‌های بازی یا کاتیونی………………………………. 16

1-11-3 رنگ‌های خنثی………………………………………….. 17

1-12   ایزوترم‌های جذب…………………………………………. 18

1-12-1 ایزوترم فرندلیچ…………………………………………… 18

1-12-2 مدل‌ایزوترم لانگمیر……………………………………… 19

1-12-3 مدل‌ایزوترم BET………………………………………….

1-12-4 مدل‌ایزوترم دوبین-رادوشکویچ…………………………. 21

1-12-5 ایزوترم تمکین……………………………………………. 22

1-12-6 مدل‌ایزوترم توس………………………………………… 22

1-12-7 مدل‌ایزوترم سیپز………………………………………… 22

1-12-7 رادکه-پراودنیتز…………………………………………….23

1-13   تخمین پارامترهای‌ایزوترم جذب با استفاده از خطی‌سازی…23

1-14   تصـفیـه آب………………………………………………. 24

1-15   جذب سطحی…………………………………………. 24

1-16   کاربرد‌های فرآیند جذب سطحی در صنعت تصفیه آب….26

1-17   اهداف تحقیق…………………………………………… 27

فصل دوم: مروری بر سوابق مطالعاتی و پژوهشی…………. 29

2-1  مروری بر تحقیقات انجام شده در حذف آلاینده، بخصوص رنگ‌ها از محیط‌های آبی….29

2-2 انواع جاذب‌ها……………………………………………….. 30

2-2-1   استفاده از جاذب‌های سنتزی………………………… 30

2-2-2   استفاده از جاذب‌های طبیعی………………………… 31

2-3  حذف رنگ‌های کاتیونی و آنیونی………………………… 32

2-4  روش‌های تبدیل مواد به جاذب کربنی…………………… 34

2-5 نانوبیوکامپوزیت سلولز باکتریایی/سیلیکا جایگزین سلولزهای گیاهی….38

2-6 استفاده از جاذب‌های گیاهی و ارزان قیمت به جای جاذب‌های گران……39

فصل سوم: مواد و روش‌ها……………………………………… 41

3-1 جاذب به کار رفته برای جذب در‌این تحقیق………………. 41

3-2 ترکیبات شیمیایی………………………………………….. 42

3-3 فرمول شیمیایی آلاینده‌ی رنگی به کار رفته…………….. 42

3-4 شکل مولکولی……………………………………………… 43

3-5  نانو فیبر سلولز…………………………………………….. 43

3-6 شرایط آزمایشگاه……………………………………………. 45

3-7 تجهیزات و دستگاه‌ها……………………………………….. 46

3-8  مواد لازم…………………………………………………….. 46

3-9 روش آماده‌سازی جاذب…………………………………….. 48

3-9-1   تهیه‌ی جاذب و مش بندی آن………………………….. 48

3-9-2 تهیه جاذب خاکشیر در ابعاد نانو با استفاده از آسیاب فوق ریز کننده‌ی دیسکی….48

3-10   تهیه‌ی محلول رنگ به عنوان پساب رنگی……………. 49

3-11   مراحل بهینه‌کردن جذب…………………………………. 50

3-12   بررسی‌های جاذب به کار رفته…………………………. 50

3-13-1 شکل شناسی ذرات(ریخت شناسی) ………………50

3-13-2 بررسی گونه‌های موجود در ساختار با استفاده از آزمون FTIR………

3-13-3 روش جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین………………….. 51

3-13-4 روش تعیین غلظت رنگ در محیط آبی………………. 52

3-13   روش محاسبه‌ی میزان حذف…………………………. 53

3-14بررسی و تعیین‌ایزوترم یا‌ایزوترم‌های جذبی حاکم بر فرآیند جذب…..54

3-15   بررسی سنتیک جذب………………………………… 54

3-16-1 مدل سنتیک شبه درجه اول………………………… 54

3-16-2 مدل سنتیک شبه درجه دوم……………………….. 55

3-16-3 مدل سنتیک نفوذ درون ذره‌ای……………………… 56

3-16-4 مدل سنتیک بنگهام…………………………………. 56

فصل چهارم: نتایج آزمایشگاهی…………………………….. 57

4-1 بهینه‌کردن جاذب………………………………………….. 57

4-1-1   انتخاب pH بهینه……………………………………… 57

4-1-2 زمان تماس…………………………………………….. 59

4-1-3   مقدار گرم جاذب(دُز جاذب) …………………………..60

4-1-4 غلظت اولیه‌ی محلول………………………………….. 62

4-1-5 بررسی دما……………………………………………. 63

4-1-6  دور همزن……………………………………………… 64

4-1-7 اسیدی‌کردن جاذب……………………………………. 65

4-1-8   تأثیر اندازه جاذب بر میزان حذف……………………. 66

4-2 ایزوترم‌های حاکم بر فرآیند جذب……………………….. 67

4-2-1 مدل فرندلیچ……………………………………………. 67

4-2-2 مدل‌ایزوترم لانگمیر……………………………………..68

4-2-3   ایزوترم تمکین………………………………………… 70

4-2-4 نانوژل و جداسازی آن از محیط آبی پس از فرآیند حذف…..71

4-3  شکل‌‌شناسی (شکل‌شناسی یا ریخت‌شناسی جاذب)….72

4-4  آزمایش FTIR برای بررسی گونه‌های موجود در ساختمان شیمیایی جاذب…..78

4-5 تخمین پارامتر‌های ترمودینامیکی……………………….. 82

4-5-1 مدل سنتیک شبه درجه اول…………………………… 82

4-5-2   مدل سنتیک شبه درجه دوم………………………… 82

4-5-3   مدل نفوذ درون ذره‌ای………………………………… 83

4-5-4   مدل بنگهام……………………………………………. 84

4-6 مقایسه جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین از محلول آبی با استفاده از جاذب‌های مشابه با شرایط یکسان….86

4-7 بررسی مقاومت‌های انتقال جرم………………………… 87

فصل پنجم: نتیجه‌‌گیری و پیشنهادات………………………… 90

5-1 نتیجه‌گیری………………………………………………….. 90

5-2 پیشنهادت………………………………………………….. 92

مراجع…………………………………………………………….. 93

پیوست 1. فهرست اسامی‌لاتین…………………………….. 100

پیوست 2. کالیبراسیون دستگاه اسپکتروفوتومتر………….. 103

پیوست 3. شبیه سازی جذب………………………………… 104

پیوست 4. گرمای جذب و تغییرات انرژی آزاد گیبس و تغییرات آنتروپی……105

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.