كارآيي جاذب هاي تهيه شده از ساقه كلزاي اصلاح شده توسط نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي براي حذف آلاينده هاي نيترات و سرب از محلول هاي آبي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كشاورزي

دكتري

يون‌هاي نيترات و سرب، از يون‌هايي مي‌باشند كه موجب ايجاد آلودگي در طبيعت مي‌شوند. در اين مطالعه، براي حذف يون‌هاي نيترات و سرب از محلول‌هاي آلوده ساخته شده در آزمايشگاه، از جاذب خام تهيه شده از ساقه كلزا و جاذب‌هاي بيوچار فعالسازي شده با بخار آب، استفاده شد. به اين‌صورت كه 9 جاذب بيوچار فعالسازي شده با بخار آب، تهيه شد و آزمايش‌هاي همدماي جذب سرب در دماي 25 درجه سلسيوس، صورت گرفت. آزمايش‌هاي همدماي جذب نيترات (با و بدون استفاده از نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي)، مقاديري از جذب را نشان نداد كه بيانگر آن است كه ميزان جذب با استفاده از امكانات موجود، قابل اندازه‌گيري نمي‌باشد و يا فرآيند جذب، صورت نگرفته است. بهترين جاذب بيوچار قبل از تثبيت نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي براي آزمايش‌هاي همدماي جذب سرب در سطح احتمال آماري 5%، جاذب تهيه شده در دماي پيروليز 500 درجه سلسيوس و در دماي فعالسازي با بخار آب 700 درجه سلسيوس به دست آمد. سپس آزمايش‌هاي انتخاب بهترين pH جاذب و بهترين مقدار دوز جاذب انجام گرفت. بهترين جاذب پس از تثبيت نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي در سطح احتمال آماري %5، جاذب B9-%5 به دست آمد كه بيانگر ظرفيت جذب بيشتر آن نسبت به جاذب‌هاي ديگر بود. در اين جاذب، حداكثر ميزان آلاينده جذب شده روي جاذب برابر 63/62 ميلي‌گرم بر گرم، پارامتر ثابت جذب لانگموير برابر 0/06790 ليتر بر ميلي‌گرم، ضريب تبيين برابر 0/9798 و خطاي استاندارد برابر 3/219 به دست آمد. سپس با انجام مطالعات سينتيك جذب و با توجه به نتايج حاصل از برازش‌هاي مدل‌هاي سينتيكي بر داده‌هاي جذب سرب، مشخص شد كه اين نتايج از مدل شبه مرتبه اول با مقادير ضريب تبيين و خطاي معيار تخمين مناسبي، پيروي مي‌كند. در مطالعه ترموديناميك جذب، مقادير منفي تغييرات انرژي آزاد گيبس نشان داد كه جذب آلاينده سرب توسط جاذب از لحاظ ترموديناميكي مطلوب بوده و به وسيله فرآيندهاي خود به خودي روي داده است. مقادير مثبت آنتالپي در حذف سرب توسط جاذب نيز بيانگر طبيعت گرماگير بودن فرآيند جذب بود كه مؤيد افزايش جذب آلاينده‌ها با افزايش دماست. همچنين مقدار مثبت آنتروپي جذب، نشانگر تمايل يون‌هاي آلاينده‌ها به سوي جاذب و افزايش بي‌نظمي در سطح مشترك جاذب با محلول در طول فرآيند جذب مي‌باشد. در آزمايش ستوني جذب، ميزان جذب يون سرب توسط جاذب در دو غلظت 200 و 500 ميلي‌گرم در ليتر به ترتيب 9/08 و 24/64 ميلي‌گرم بر گرم حاصل شد. در آناليز FTIR وجود دو پيك در جاذب‌هاي داراي نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي نشان داد كه نانوذرات به خوبي روي سطح جاذب‌هاي مغناطيسه شده، تثبيت شده‌اند. همچنين اين آناليز براي جاذب‌هاي مختلف، قبل و بعد از انجام آزمايش جذب نشان داد كه شدت پيك‌ها به دليل تشكيل پيوند بين آلاينده سرب و گروه‌هاي عامل جاذب، تغيير يافته و جابجايي در پيك‌ها رخ داده است. نتايج آناليز BET نيز مقادير زياد سطح ويژه در جاذب‌هاي بيوچار فعال شده با بخار آب (429/68 مترمربع بر گرم) نسبت به جاذب‌هاي خام را نشان داد. نتايج آناليز VSM نشان داد كه با افزايش ميزان نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي، خاصيت مغناطيسي جاذب‌ها افزايش پيدا كرده است. آناليز XRD حضور نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي، روي جاذب كربني جديد را تائيد كرد و آناليز SEM نشان داد كه جاذب B9-%5 داراي منافذ و خلل و فرج است و ساختار متخلخل دارد كه بصورت صفحه‌اي شكل و شكستگي‌هاي بزرگ مي‌باشد. در نهايت در اين مطالعه، جاذب B9-%5 بهترين عملكرد در جذب يون سرب را داشت كه در آن، درصد نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي برابر 5% بود.

214717

علوم و مهندسي آب (آبياري و زهكشي)

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

مهران شيرواني

جهانگير عابدي كوپائي، حسن طباطبائي، محمدعلي حاج عباسي

منوچهر حيدرپور، سعيد اسلاميان