Skip to main content
SUPERVISOR
محسن سلیمانی امین آبادی (استاد راهنما) نوراله میرغفاری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Samaneh Mahzoonieh
سمانه محزونیه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Removal of Furfural from Aqueous Solutions Using Composite sorbent Produced from Oily Sludge and Lignocellulosic Wastes
In this study, a composite sorbent was prepared from oily sludge and elm tree sawdust using chemical activation method. The use of this type of raw materials in the preparation of adsorbent, not only solves the problem of sludge's disposal, but also contributes in the recovery of lignocellulosic wastes. In order to obtain the optimum sorbent, the effect of operating conditions including the ratio and combinationmethod of raw materials, activation temperature, activator reagent, impregnation ratio and combinationmethod with activating agenton the production yield, furfural sorption, iodine number and specific surface were investigated. Also, the oily sludge, elm sawdust and their composite were activated in the same conditionsto compare the effect of raw materials on the characteristics of the adsorbent. Characterization of the optimized sorbent was carried out using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy imaging (SEM), surface area (BET) and elemental analysis. The results showed that the composite prepared from ratio of 1:1 raw materials that mixed together before carbonization process, had the best performance for preparation of sorbent. This composite under optimum conditions including the activation temperature 800?C, impregnation of carbonized material with activation agent of zinc chloride at ratio 2:1, presented the 83.6% yield and specific surface area of 691.7m 2 /g. Whereas, if the oily sludge was used alone to prepare adsorbent, its surface area was 105.5 m 2 /g. Therefore, combining the oily sludge with lignocellulosic wastes in the composite form, improvedconsiderably the quality of produced sorbent such as surface area, pore structure, production yield and adsorption capacity. Furfural adsorption experiments were performedwith evaluation the effect of four factors including initial concentrations of furfural (1, 5, 10, 50 and 100 mg/L), pH (2, 4, 6, 8 and 10), adsorbent dose (0.5, 1, 3, 5 and 10 g/L) and contact time (5, 15, 30, 60 and 120 minute) using response surface methodology (RSM). The maximum adsorption amount of furfural in optimum conditions was 99.9%. The results showed that theadsorbent doseand contact time had the highest and least influence on the furfural sorption, respectively. Fitting the results with kinetic models of pseudo-first-order, pseudo-second-order and intra particle diffusion, revealedthat furfural adsorption process by the produced composite sorbent correlated better with the pseudo-second-order model (R 2 =0.99). Also among the adsorption isotherm models of Langmuir, Freundlich and Temkin, the Langmuir model was more fitted with adsorption data (R 2 =0.98). According to the results of column experiments, 50% ethanol was suitable for regeneration of the composite adsorbent and the adsorbent after regeneration had a good efficiency for furfural sorption. In general, the activated carbon produced from composite of oily sludge and lignocellulosic wastes presented a suitable efficiency in adsorption process for wastewater treatment. Keywords: Composite, Activated Carbon,Oily Sludge, Lignocellulosic Wastes, Furfural
در این مطالعه، جاذب کامپوزیتی با استفاده از پسماند لجن نفتی و خاک اره نارون به وسیله روش فعال سازی شیمیایی تهیه شد. استفاده از این نوع مواد اولیه در تهیه جاذب، نه تنها مشکل دفن لجن های نفتی را حل نموده، بلکه به بازیافت پسماند های لیگنوسلولزی نیز کمک می کند. به منظور تهیه جاذب بهینه، اثر شرایط آماده سازی شامل نسبت و نحوه ترکیب مواد اولیه، دمای فعال سازی، عامل فعال ساز، نسبت اشباع و نحوه ترکیب با عامل فعال ساز بر راندمان تولید، جذب فورفورال، عدد یدی و سطح ویژه بررسی شد. همچنین برای مقایسه اثر مواد اولیه بر ویژگی های جاذب، لجن نفتی، خاک اره نارون و مخلوط آن ها در شرایط یکسان فعال سازی شدند. برای مشخصه یابی جاذب بهینه انتخاب شده،از طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FTIR)، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، سطح ویژه (BET) و آنالیز عنصری استفاده شد. نتایج نشان داد کامپوزیت تهیه شده از نسبت 1:1 مواد اولیه که قبل از فرایند کربونیزاسیون با هم مخلوط شدند، بهترین عملکرد برای تهیه جاذب را داشتند. این کامپوزیت در شرایط بهینه، در دمای فعال سازی C?800، با روش آغشته سازی مواد کربونیزه با عامل فعال ساز کلرید روی، در نسبت اشباع 2:1، دارای راندمان تولید 6/83% و سطح ویژه m 2 /g7/691 بود. این در حالی است که زمانی که لجن نفتی به تنهایی برای تهیه جاذب استفاده شد سطح ویژه آن m 2 /g 5/105 به دستآمد. بنابراین ترکیب لجن نفتی و مواد لیگنوسلولزی به صورت کامپوزیت به میزان چشمگیری باعث بهبود کیفیت جاذب تولیدی از جنبه های سطح ویژه، ساختار منافذ، راندمان تولید و ظرفیت جذب شد. آزمایش های جذب سطحی فورفورال با بررسی اثر چهار فاکتور شامل غلظت اولیه فورفورال (1، 5، 10، 50 و 100میلی گرم بر لیتر)، pH (2، 4، 6، 8 و 10)، مقدار جاذب (5/0، 1، 3، 5 و 10 گرم بر لیتر) و زمان تماس (5، 15، 30، 60 و 120 دقیقه) با استفاده از روش سطح پاسخ(RMS) انجام شد. حداکثر میزان جذب فورفورال در شرایط بهینه، 9/99% به دست آمد. نتایج نشان داد مقدار جاذب بیشترین و زمان تماس کمترین اثر را بر میزان جذب فورفورال داشتند. برازش داده ها با مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و نفوذ درون ذره ای، نمایانگر تطابق بیشتر فرایند جذب فورفورال به وسیله جاذب کامپوزیتی با مدل شبه مرتبه دوم (ضریب تبیین 99/0) بود. همچنین در بین مدل های هم دمای جذب شامل لانگمویر، فروندلیچ و تمکین،مدل لانگمویر با ضریب همبستگی 98/0، تطابق بیشتری با داده های حاصل از جذب داشت. با توجه به نتایج آزمایش پیوسته، اتانول 50% برایاحیا و استفاده مجدد از جاذب کامپوزیتی مناسب بود و جاذب بعد از احیاء نیز قابلیت خوبی برای جذب فورفورال داشت. به طور کلی، کربن فعال تولیدی از کامپوزیت لجن نفتی و پسماندهای لیگنوسلولزی کارایی مناسبی در فرایند جذب برای تصفیه فاضلاب دارد. کلمات کلیدی: کامپوزیت، کربن فعال، لجن نفتی، پسماندهای لیگنوسلولزی، فورفورال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی