Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Moheb,Rahmatollah Emadi,Mohsen Mohammadi
احمد محب (استاد راهنما) رحمت اله عمادی (استاد مشاور) محسن محمدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Haji ahmadi
زهرا حاجی احمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Preparing Hydroxyapatite Scaffolds and its application to the separation of lead from aqueous solution
Heavy metals are one of the most important and problematic pollutants in the industrial wastewaters. So far, different methods have been used to eliminate these contaminants from the effluents, but each of them has their own limitations in application due to the high cost of treatment and production of chemical sludge. In the meanwhile, adsorption process has been used as an efficient method for removal of different pollutants from waste liquid and gas streams. In the present study, hydroxyapatite ceramic foams were fabricated and used as an efficient and inexpensive adsorbent to remove lead ions from aqueous solutions. By evaluating the effects of the hydroxyapatite content of the initial suspension and the density of the polyurethane foam used for ceramic foam preparation on the structure and porosity of the ceramic foam, polymeric foam with the density of 12 kg.m-3 and hydroxyapatite suspension containing 35 wt% of hydroxyapatite powder were selected as the optimal conditions for making adsorbents. The average percentage of total porosity and efficient porosity of the ceramic foam prepared under optimal conditions were 92.67 and 92.04, respectively. In the adsorption experiments the effects of three process characteristics including pH of the feed solution, flow rate of the feed solution through the adsorption column, and lead concentration in the feed solution on the lead removal percentage were investigated. To reduce the number of required tests and determine the contribution of each parameter on the removal percentage, Taguchi method was used to design the experiments. According to the results, pH=3.5, flow rate of 0.2 lit.min-1, and initial lead concentration of 50 ppm were obtained as optimal values for the experiments. Under optimal conditions, the percentage of lead removal by the adsorbent was 95%. Isotherm model studies showed that adsorption of lead ions can be well described by the Langmuir model. The maximum adsorption capacity obtained by the Langmuir model was equal to 104.04 mg.g-1. Also, the kinetic studies showed that the experimental data can be modeled by the Pseudo-second-order kinetic model. Keywords: Adsorption; Hydroxyapatite; Heavy metals; Ceramic foam; Taguchi method.
فلزات سنگین یکی از مهمترین و مشکلسازترین آلایندههای موجود در پساب صنایع مختلف محسوب میشوند. تاکنون روشهای متعددی برای حذف این فلزات از پسابها به کار گرفته شده است اما هر یک از آنها بنا به دلایلی همچون بالا بودن هزینه تصفیه و تولید لجنهای شیمیایی، محدودیتهای کاربردی خود را دارند. در این میان، به جذب سطحی به عنوان یک رویکرد ساده اما کارآمد بهطور ویژه پرداخته شده است. در پژوهش حاضر از هیدروکسی آپاتیت شکلدهی شده به صورت فوم سرامیکی به عنوان یک جاذب کارآمد و ارزان قیمت برای جداسازی سرب از محلولهای آبی استفاده شد. با مطالعه بر روی تأثیر درصد وزنی پودر هیدروکسی آپاتیت و دانسیته فوم پلیمری مورد استفاده بر ساختار فوم سرامیکی، فوم پلیمری با دانسیته 3-kg.m 12 و سوسپانسیون سرامیکی حاوی 35 درصد وزنی هیدروکسی آپاتیت به عنوان شرایط بهینه برای ساخت جاذبها انتخاب شدند. متوسط درصد تخلخل کل و درصد تخلخل ظاهری فوم سرامیکی تهیه شده تحت شرایط بهینه به ترتیب برابر 67 / 92 و 04 / 92 به دست آمد. در آزمایشهای مربوط به جداسازی سرب از آب تأثیر 3 مشخصه فرآیندی pH اولیه محلول، دبی جریان و غلظت جذب شونده بر میزان جذب بررسی شد. برای کاهش تعداد آزمایشهای مورد نیاز و تعیین سهم هر یک از مشخصههای مذکور بر پاسخ، از طراحی آزمایشها با استفاده از روش تاگوچی استفاده شد. مطابق نتایج 5 / 3 = pH ، دبی 1-lit.min 2 / 0 و غلظت اولیه سرب ppm 50 به عنوان مقادیر بهینه برای آزمایشها به دست آمدند. در شرایط بهینه درصد حذف سرب توسط جاذب برابر با 95 بوده است. دادههای تعادلی توسط مدلهای ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ مورد مطالعه قرار گرفتند. جذب یونهای سرب بر روی سطح جاذب، به خوبی با مدل لانگمویر توصیف شد. حداکثر ظرفیت جذب بر اساس مدل لانگمویر به میزان 1-mg.g 04 / 102 تعیین شد. همچنین دادههای تجربی با مدلهای سینتیکی شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم برازش شدند. مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم تطبیق بهتری با دادههای تجربی داشت. کلمات کلیدی: جذب سطحی، هیدروکسی آپاتیت، فلزات سنگین، فومهای سرامیکی، تاگوچی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی