Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Haghshenas fard,Ahmad Moheb
مسعود حق شناس فرد (استاد راهنما) احمد محب (استاد راهنما)
 
STUDENT
Heydar Rezaei
حیدر رضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Dye removal from wastewater by magnetic alginate beads/ Fe3O4 nanoparticles under magnetic field
The discharge of toxic effluents from various industries causes the serious effects on water resource, soil fertility, aquatic organisms and ecosystem integrity. Among all the treatment methods, adsorption is one of the most effective methods for removal of dyes from wastewater. The objectives of this research using of Fe 3 O 4 nanoparticles encapsulated with alginate beads and investigate their efficiency in removal of methylene blue dye from aqueous solution. In this study, Fe 3 O 4 nanoparticles coated with citrate ions and then encapsulated with sodium alginate. Atomic absorption spectroscopy (AAS) was used for determination ofmagnetic beads compositions and Uv-visible spectrophotometer was used for determination of dye adsorption rate. Methylene blue adsorption was conducted in two system of batch and continuous. The studies of adsorption isotherm and kinetic were done in continuous system. The parameters of initial dye concentration, content of adsorbent in dry basis, contact time, pH and intensity of magnetic field were studied with design of experiment by taguchi method and orthogonal array by 16 experiments in batch system. The optimum condition of experiments were calculated with taguchi method in batch system: initial dye concentration: 20 ppm, content of adsorbent in dry basis: 1 g, contact time: 180 min, pH: 11 and intensity of magnetic field: 293 gauss, which in condition mean of dye removal predicted %59.122 and achieve to mean of dye removal %60.8 during confirmentional experiments. The parameters of initial dye concentration, dose of Fe 3 O 4 used in adsorbent, contact time and intensity of magnetic field were studied with design of experiment by taguchi method and orthogonal array by 16 experiments in equal optimum pH 11 and content of wet adsorbent 10 g in continuous system. The optimum conditions of experiments were calculated with taguchi method in continuous system: initial dye concentration: 20 ppm, dose of Fe 3 O 4 used in adsorbent: 1 g, contact time: 60 min and intensity of magnetic field: 440 gauss. In these conditions, predict of Taguchi method for mean of dye removal was %85.68 that the mean of dye removal obtainedfrom conformational experiments %86.88 is in good agreement with predicted value. Equilibrium time of dye adsorption in continuous system calculated 90 min and the pseudo-first-order model has a good fitting with experimental data than pseudo-second-order and intraparticle diffusion models. The experimental data have a good agreement with freundlich isotherm and dye adsorption onto adsorbent were physisorption and exothermic. The maximum value of adsorption capacity at 293.15 K was calculated 106.38 mg.g -1 . Keywords : Adsorption, Iron oxide nanoparticles, Methylene blue, Taguchi method,Isotherm and kinetic adsorption.
تخلیه پساب های سمی از صنایع مختلف اثرات زیان باری بر روی منابع آبی، حاصلخیزی خاک، موجودات زنده آبزی و تمامیت اکوسیستم ها می گذارد. از میان روش های تصفیه، جذب سطحی یکی از مؤثرترین روش های حذف رنگ از پساب می باشد. هدف از پژوهش انجام شده استفاده از نانو ذرات اکسید آهن Fe 3 O 4 کپسوله شده با مهره های آلژینات و بررسیکارایی آن در حذف رنگ متیلن بلو از محلول آبی می باشد. در این پژوهش، نانو ذرات اکسید آهن Fe 3 O 4 ابتدا توسط یون سیترات پوشش دار می گردند و سپس با سدیم آلژینات کپسوله می شوند. برای تعیین ترکیب درصد مهره های سنتز شده از طیف سنجی جذب اتمی (AAS) و از طیف سنجی مرئی-فرابنفش برای اندازه گیری میزان جذب رنگ استفاده شد. جذب رنگ متیلن بلو در دو حالت پیوسته و ناپیوسته انجام پذیرفت و مطالعات مربوط به ایزوترم و سینتیک جذب در حالت پیوسته جذب صورت گرفت. در حالت ناپیوسته عامل های غلظت اولیه رنگ، مقدار جاذب بر مبنای خشک، زمان تماس، pH و بزرگی میدان مغناطیسی توسط طراحی آزمایش به روش تاگوچیو آرایه متعامد شامل 16 آزمایش مورد بررسی قرار گرفتند. شرایط بهینه انجام آزمایش ها در حالت ناپیوسته توسط روش تاگوچی بدین صورت به دست آمدند: غلظت اولیه رنگ:ppm 20، مقدار جاذب بر مبنای خشک: 1 گرم، زمان تماس: 180 دقیقه، pH : 11و بزرگی میدان مغناطیسی: 293 گوس. در این شرایط تخمین تاگوچی برای مقدار متوسط حذف رنگ برابر 122/59% بود که پس از انجام آزمایش های تایید کننده، مقدار متوسط حذف رنگ 8/60% به دست آمد. در حالت پیوسته عامل های غلظت اولیه رنگ، مقدار نانو ذرات اکسید آهن به کار برده شده در جاذب، زمان تماس و بزرگی میدان مغناطیسی توسط طراحی آزمایش به روش تاگوچی و آرایه متعامد شامل 16 آزمایش در pHبهینه یکسان 11 و مقدار 10 گرم جاذب مرطوب مورد بررسی قرار گرفتند. شرایط بهینه انجام آزمایش ها در حالت پیوسته توسط روش تاگوچی بدین صورت می باشند: غلظت اولیه رنگ:ppm20 ، مقدار نانو ذرات اکسید آهن به کار برده شده در جاذب: 1 گرم، زمان تماس: 60 دقیقه و بزرگی میدان مغناطیسی: 440 گوس. در این شرایط پیش بینی روش تاگوچی برای مقدار متوسط حذف رنگ معادل68/85% بود کهمقدار متوسط حذف رنگ 88/86% به دست آمده از آزمایش های تایید کننده تطابق خوبی با مقدار پیش بینی شده داشت. زمان تعادلی جذب رنگ توسط جاذب در حالت پیوسته 90 دقیقه به دست آمد. مدل سینتیکی شبه مرتبه اول تطابق بهتری با داده های آزمایشگاهی نسبت به مدل های شبه مرتبه دوم و نفوذ درون ذره ای داشته است. داده های آزمایشگاهی با ایزوترم فرندلیچ تطابق بیشتری داشتند و جذب رنگ بر سطح جاذب از نوع جذب فیزیکی و به صورت گرمازا می باشد. حداکثر مقدار ظرفیت جذب در دمای 15/293 کلوین معادلmgg -1 38/106 به دست آمد. کلمات کلیدی: جذب سطحی، نانو ذرات اکسید آهن، متیلن بلو، روش تاگوچی، ایزوترم و سینتیک جذب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی