Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Moheb,Rahmatollah Emadi
احمد محب (استاد راهنما) رحمت اله عمادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fahimeh Googerdchian
فهیمه گوگردچیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Production of Nanocrystalline Hydroxyapatite from Bone, Forming and Its Application in Lead Removal from Water
Removal of heavy metals from contaminated waters and waste waters has been always one of the important environmental issues. There are different methods for removing heavy metals from contaminated waters. Among these, adsorption with a low-cost adsorbent has been found to be an economical and reliable method, which can easily remove many pollutants from water by employing proper adsorbents. In this research nano-size and nanocrystalline hydroxyapatite powders with average crystal size of 18-60 nm were produced from bovine bone, by thermal treatment and mechanical milling with a high energy planetary ball mill. The produced powders were used as adsorbent to remove lead ions from aqueous solutions. At this stage of the work, the effects of heating time and temperature on the properties of produced powders, were investigated. On the basis of obtained results, heating temperature and time of 750 o C and 4 hr, respectively, were found the optimum conditions for hydroxyapatite production with proper crystallite size from bovine bone. Adsorption experiments were designed using Taguchi method and effect of such operating parameters as initial lead concentration in the solution, initial pH of the solution, adsorbent mass, and ball mill time on the percentage of lead removal were investigated. To reduce the potential costs of separating nano-size adsorbent powder from treated water, the hydroxyapatite powder was shaped with alginate as a natural polymer. For this part of the work, optimum milling time of 2 hr, was also determined by Taguchi method. After choosing optimum powder, alginate- hydroxyapatite composite adsorbents with 20 and 50 wt% of hydroxyapatite, were produced in the forms of beads and film. Adsorption capacity of the composite beads was less than that of alginate and hydroxyapatite adsorbents alone, while film composite adsorption was more than those of two other adsorbents alone. By using film composite adsorbent which contained 50wt% of hydroxyapatite, lead removal increased about 13.56% and 22.29% in comparison with alginate and hydroxyapatite adsorbents, respectively. Effect of ultrasound irradiation on the adsorption capability of the powders which were milled from 2 to 16 hr , was also investigated. It was observed that by using ultrasound irradiation adsorption ability of powders increased significantly, from 53.8% up to 122.1% for the powders with different milling times. Keywords : Nanocrystalline hydroxyapatite, Adsorption, Taguchi, Alginate, Heavy metal
جداسازی فلزات سنگین از پساب های آلوده همواره موضوع تحقیق بسیاری از محققین بوده است. روش های مختلفی جهت جداسازی این فلزات از آب و پساب های آلوده به کار می رود. در صورت استفاده از یک جاذب ارزان قیمت، روش جذب سطحی روشی کارآمد، آسان و مقرون به صرفه می باشد. در تحقیق حاضر پودرهای هیدروکسی آپاتیت نانوکریستال با اندازه متوسط کریستال 18 تا 60 نانومتر به روش عملیات حرارتی و آسیاکاری با استفاده از آسیاب گلوله ای سیاره ای پرانرژی، از استخوان گاو تهیه گشتند و به عنوان جاذبی ارزان قیمت، جهت جداسازی سرب از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفتند. کاربرد جاذب پودری شکل مشکل و جداسازی آن از محلول پس از اتمام واکنش جذب نیاز به فرایند فیلتراسیون داشته که فرایندی هزینه بر می باشد. از این رو هیدروکسی آپاتیت پودری شکل پس از تهیه، با استفاده از آلژینات که یک پلیمر طبیعی و ارزان قیمت می باشد، شکل دهی شد. در مرحله تهیه هیدروکسی آپاتیت، تاثیر دما و زمان حرارت دهی بر روی خواص پودر حاصل شده بررسی شد. بنابر نتایج به دست آمده، از دمای 750 درجه سانتیگراد و زمان حرارت دهی4 ساعت به عنوان شرایط بهینه جهت تهیه هیدروکسی آپاتیت استفاده شد. با انجام آزمایشات جذب به روش طراحی شده توسط تاگوچی، سهم هریک از عوامل غلظت اولیه سرب در محلول، pH اولیه محلول، جرم جاذب و زمان آسیا کاری پودر در پاسخ (درصد حذف سرب از محلول آبی) مشخص گردید و پودر بهینه جهت استفاده در مرحله شکل دهی تعیین شد. پودر بهینه نمونه ای بود که به مدت 2 ساعت تحت فرایند آسیاکاری قرار گرفته بود و اندازه ذرات در این پودر کمتر 80 نانومتر بود. هم چنین تاثیر تابش فراصوت بر میزان جذب توسط پودرهای آسیاب شده در زمان های 2 تا 16 ساعت بررسی و مشاهده شد که تابش فراصوت به میزان زیادی سبب افزایش جذب گشته است. این افزایش جذب برای پودرهای مختلف بین 8/53 تا 05/122 درصد، نسبت به حالت بدون تابش بود که نشانگر تاثیر چشمگیر تابش فراصوت است. پس از تعیین پودر بهینه، جاذب های کامپوزیتی آلژینات- هیدروکسی آپاتیت به دو صورت فیلمی و دانه ای شکل و با دو مقدار 20 و 50 درصد وزنی هیدروکسی آپاتیت تهیه گشتند. جذب جاذب های کامپوزیتی دانه ای شکل کمتر از جذب مربوط به آلژینات به تنهایی و هیدروکسی آپاتیت به تنهایی بود. این درحالیست که جذب سرب از محلول ppm 900، توسط جاذب کامپوزیتی فیلمی شکل که حاوی 50 درصد هیدروکسی آپاتیت بود، نسبت به جاذب های آلژینات و هیدروکسی آپاتیت به تنهایی، به میزان %56/13 و %29/22 افزایش یافت. کلمات کلیدی : نانوکریستال هیدروکسی آپاتیت، جذب سطحی، تاگوچی، آلژینات، فلزات سنگین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی