Skip to main content
SUPERVISOR
Nasrin Etesami
نسرین اعتصامی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Pooria Ashraf
پوریا اشرف

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
With increasing population growth and industry progress, water scarcity has become a crisis. In the meantime, the increase in industrial waste mainly containing heavy metals has contributed to this crisis. Therefore, industrial wastewater treatment can solve this problem. Nanoparticles have been considered as one of the most effective adsorbents in the process of adsorption of heavy metals, with the development of nanotechnology in various fields, including water and wastewater treatment. In the present study, adsorption of zinc, lead and copper ions simultaneously by magnetic iron oxide nanoparticles in fixed bed and discontinuous systems was investigated. After the nanoparticles were saturated to reuse, the experiments continued with the desensitization of the nanoparticles. The results of the adsorption process in the discontinuous system indicate that the optimum pH for removal of heavy metals is about 6, because at pH less than 6 the absorption efficiency decreases and begins to precipitate at pH above 6 heavy metal salts. The results also show that after 25 minutes about 50, 40 and 10% of lead, copper and zinc have been adsorbed respectively. After this time, the steepness of the heavy metals concentration change is low, so the optimal time for the adsorption of this number was reported. On the other hand, the effects of factors such as the change in the concentration of heavy metals and the amount of nanoparticles have been investigated, which indicate that these two counteracting behaviors are different in the sense that the adsorption efficiency increases with increasing the amount of nanoparticles and decreases with increasing concentrations of heavy metals. Another result obtained in this study is the different selectivity of nanoparticles, which tend to decrease the adsorption of nanoparticles for lead, copper and zinc, due to the difference in their electronegativity. The adsorption capacity for lead ions, copper and zinc is 31, 16 and 3 milligrams per gram of absorbent, respectively. In the fixed bed system, due to the discontinuous part of the results, the effect of two factors on the amount of nanoparticles and the change in wastewater flow was investigated. The results showed that with increasing of discharge, the adsorption efficiency decreased and with increase in the amount of nanoparticles, the adsorption efficiency increased. One of the important characteristics of the adsorption process is the possibility of recovery and reuse of the adsorbent. An acid solution should be used for the desorption process of the nanoparticles. Among existing acids, Hydrochloric Acid it was selected for availability and application in research. In the discontinuous system, experiments showed that hydrochloric acid with a concentration of 0.007 molar and a volume of 150 milliliters was an appropriate restorer for the desorption of nanoparticles from three lead, copper and zinc ions. After recovering concentrations and volumes of recovery, successive adsorption and desorption cycles in the fixed bed system were investigated, which indicated that, for at least 5 consecutive cycles, the hydrochloric acid as a reducing agent had the ability to completely restore the nanoparticle capacity Keywords : Adsorption process, heavy metals Zn, lead and copper, magnetic nanoparticles, iron oxide nanoparticles, fixed bed process, desorption process
با افزایش روزافزون جمعیت و پیشرفت صنعت، مسئله کمبود آب به یک بحران تبدیل شده است. در این بین افزایش پساب های صنعتی که عمدتا حاوی فلزات سنگین می باشند به این بحران دامن زده است. لذا تصفیه پساب های صنعتی می تواند راه گشای این مشکل باشد. با گسترش فناوری نانو در عرصه های مختلف از جمله تصفیه آب و پساب، نانوذرات به عنوان یکی از موثرترین جاذب ها در فرایند جذب سطحی فلزات سنگین مورد توجه قرار گرفتند. در پژوهش حاضر جذب سطحی یون های روی، سرب و مس به صورت همزمان به وسیله نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن در سامانه های ناپیوسته و ستون بستر ثابت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بعد از اشباع شدن نانوذرات به منظور استفاده مجدد از آنها، آزمایش ها در جهت واجذب نانوذرات ادامه یافت. نتایج حاصل از فرایند جذب در سامانه ناپیوسته بیانگر این است که pH مطلوب برای حذف فلزات سنگین حدود 6 است زیرا در pH کمتر از 6 راندمان جذب کاهش می یابد و در pH بالاتر از 6 نمک های فلزات سنگین شروع به رسوب می کنند. همچنین نتایج نشان می دهد بعد از گذشت 25 دقیقه حدود 50، 40 و 10 درصد سرب، مس و روی به ترتیب جذب شده اند و بعد از این زمان شیب تغییر غلظت فلزات سنگین کم است، پس زمان بهینه برای انجام عملیات جذب این عدد گزارش شد. از سوی دیگر اثر عواملی چون تغییر غلظت فلزات سنگین و مقدار نانوذرات بررسی شد که مشخص گشت این دو عامل رفتاری مخالف هم دارند به این مفهوم که راندمان جذب با افزایش مقدار نانوذرات افزایش و با افزایش غلظت فلزات سنگین، کاهش می یابد. نتیجه دیگری که در این پژوهش بدست آمده است می توان به انتخاب پذیری متفاوت نانوذرات اشاره کرد که تمایل جذب نانوذرات به ترتیب برای سرب، مس و روی کاهش می یابد که علت آن به اختلاف در الکترونگاتیویته آنها برمی گردد. میزان جذب تعادلی برای سه یون سرب، مس و روی به ترتیب 31، 16 و 3 میلی گرم بر گرم جاذب است. در سیستم بستر ثابت با توجه به نتایج قسمت ناپیوسته اثر دو عامل مقدار نانوذرات و تغییر دبی پساب بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش دبی راندمان جذب کاهش و با افزایش مقدار نانوذرات راندمان جذب افزایش می یابد. یکی از مهمترین ویژگی های فرایند جذب سطحی امکان بازیابی جاذب و استفاده مجدد از آن می باشد. برای فرایند واجذب نانوذرات باید از یک محلول اسیدی استفاده شود. در بین اسیدهای موجود هیدروکلریک اسید به دلیل در دسترس بودن و کاربرد بیشتر در پژوهش ها انتخاب شد. در سامانه ناپیوسته با انجام آزمایش هایی مشخص شد هیدروکلریک اسید با غلظت 007/0 مولار و حجم 150 میلی لیتر احیاکننده مناسبی برای واجذب نانوذرات از سه یون سرب، مس و روی می باشد. بعد از یافتن احیاکننده با غلظت و حجم مناسب، چرخه های متوالی جذب و واجذب در سیستم بستر ثابت مورد بررسی قرار گرفت که مشخص شد برای حداقل 5 چرخه متوالی هیدروکلریک اسید به عنوان احیاکننده توانایی برگرداندن کامل ظرفیت نانوذرات را دارد. کلمات کلیدی: فرایند جذب سطحی، فلزات سنگین روی، سرب و مس، نانوذرات مغناطیسی، نانوذرات اکسیدآهن، سیستم بستر ثابت، فرایند واجذب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی