Skip to main content
SUPERVISOR
Norolah Mirghafari,Omidvar Farhadian
نوراله میرغفاری (استاد راهنما) امیدوار فرهادیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
HOSSEIN Molaei
حسین مولائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
The rapid increase in the world population and the development of industry has been caused the land and aquatic environmental pollution. Organic pollutants include a wide range of contaminants that most of them are persistent in the environment and adversely affect the ecosystems. Among these organic contaminants, the furfural (C 5 H 4 O 2 ) that is present in the wastewater from the manufacture of rubber and plastics industries, petroleum and oil refinery, and the production of furfural, causes the detrimental environmental and health effects. The purpose of this study was the biosorption of furfural from aqueous solutions using the biomass of green algae Scendesmus quadricauda . To prepare the adsorbent, the algae was cultivated in the containers of 250 liters, harvested after two months and air dried. Batch and column adsorption experiments were conducted using Taguchi design. Factors affecting adsorption including pH, temperature, the initial concentration of furfural, the amount of adsorbent and the contact time were studied. Some of physico-chemical properties of adsorbent were determined by the infrared spectroscopy with Fourier transform techniques (FTIR), the scanning electron microscopy (SEM), the atomic force microscopy (AFM), the BET and the particle size analyzer. The FTIR indicated the involvement of carboxylic, carbonyl amides, esters, amines and hydrocarbon functional groups on the adsorbent. The SEM images showed that the surface depressions and pores were reduced after the adsorption. The AFM analysis of adsorbent indicated that the majority of adsorbent particles were in the nanometer scale and had the high surface roughness coefficient and pores. The specific surface area of adsorbent determined by BET method was 40 m 2 /g. The results of Taguchi tests showed that the optimum conditions for furfural adsorption were at pH 6, the optimal temperature of 25 ° C, the furfural initial concentration of 100 mg/L , the adsorbent dosage of 10 g/L and the contact time of 60 minutes. The isotherm models of the Langmuir, Redlich-Patterson, Koble-corrigon and Temkin showed better fitness than Freundlich model. The maximum adsorption of furfural was obtained 38.81 mg/g at 25°C according to the Langmuir equation. The kinetics data were better fitted by the Pseudo-first-order and Elovich. The column adsorption experiments showed that the adsorption efficiency is approximately 31%. The results of regeneration of the adsorbent with distilled water and 50% ethanol showed 79% efficiency. Based on the thermodynamics data, the adsorption was exothermic, randomly and spontaneous. Overall, it was concluded that the biomass of algae S. quadricauda is an effective adsorbent for the adsorption of furfural from aqueous solutions. Keywords: Furfural, Biosorption, Algae, Scenedesmus quadricauda , Aqueous solutions
افزایش سریع جمعیت جهان و توسعه سریع صنایع موجب آلودگی محیط های آبی و خشکی شده است. آلاینده های آلی طیف وسیعی از آلاینده ها را شامل می شود که اکثر آن ها در محیط‌زیست پایدار هستند و اثرات نامطلوبی بر اکوسیستم ها وارد می کنند. ازجمله این آلاینده های آلی فورفورال (C 5 H 4 O 2 ) است که در پساب حاصل از صنایع ساخت لاستیک و پلاستیک، تولید فورفورال و صنعت پالایش نفت و روغن وجود دارد و باعث اثرات زیان آور زیست محیطی و بهداشتی می شود. هدف از این مطالعه، جذب زیستی فورفورال با جاذب زی‌توده جلبک سبز Scendesmus quadricauda از محلول های آبی است. جهت آماده سازی جاذب، جلبک در ظروف 250 لیتری کشت و پس از دو ماه برداشت و خشک گردید. آزمایش‌های جذب به دو صورت ناپیوسته و ستونی با روش طراحی آزمایش‌های تاگوچی انجام پذرفت. عوامل مؤثر بر میزان جذب ازجمله pH، دما، غلظت اولیه فورفورال، مقدار جاذب و زمان تماس مورد بررسی قرار گرفت. خصوصیات فیزیکی- شیمیایی جاذب با روش های طیف‌سنجی مادون‌قرمز با تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی، تعیین اندازه ذرات و BET تعیین شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه حضور و دخالت گروه های عاملی کربوکسیلیک، کربونیل آمیدی، استر، آمین و گروه های هیدروکربنی را در جاذب نشان داد. تصویربرداری و آنالیز با میکروسکوپ الکترونی روبشی برجستگی و فرورفتگی های زیادی را در سطح جاذب نشان داد که پس از جذب سطح جاذب صاف تر شده و از خلل و فرج جاذب کاسته شده بود. آنالیز جاذب با میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داد که اکثریت ذرات جاذب در حد نانومتر و دارای ضریب زبری سطح و خلل و فرج زیادی بودند. سطح ویژه جاذب با روش BET 40 متر مربع در گرم بود. نتایج حاصل از آزمایش‌های تاگوچی بیانگر میزان pH بهینه 6، دمای بهینه 25 درجه سانتی گراد، غلظت اولیه فورفورال 100 میلی‌گرم در لیتر، مقدار جاذب 10 گرم در لیتر و زمان تماس 60 دقیقه بود. مدل های هم دمای جذب لانگمویر، ردلیچ-پترسون و کوبله-کوریگون برازش بهتری را نسبت به فروندلیچ و تمکین داشت. حداکثر جذب فورفورال 81/38 میلی‌گرم در گرم در دمای 25 درجه سانتی گراد از معادله لانگمویر به دست آمد. مدل های سینتیک جذب شبه مرتبه اول و ایلوویچ برازش بهتری را با داده ها داشت. آزمایش‌های جذب ستونی نشان داد که جاذب کارایی جذب حدود 31 درصد دارد. ن احیاء جاذب با نسبت 50% آب مقطر و اتانول با کارایی 80 درصد امکان‌پذیر بود. نتایج ترمودینامیک جذب نشان داد که جذب دارای طبیعتی گرماده بوده و به‌صورت تصادفی و خودبه خودی است. به طور کلی نتیجه گرفته شد که زی توده جلبک S. quadricauda به عنوان یک جاذب زیستی کارایی خوبی برای جذب فورفورال از آب دارد. کلمات کلیدی : فورفورال، جذب زیستی، جلبک، سندسموس کوادریکوادا، محلول های آبی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی