Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Shirvani,Hossein Hasani,Hossein Fashandi
مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور) حسین حسنی (استاد راهنما) حسین فشندی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elham Eftekhari
الهام افتخاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

investigating the removal of heavy metals from wastewater by milkweed fibers nonwovens and chitosan nanofibers.
The introduction of heavy metal ions into the environment from industrial, agricultural, and natural disposals has become a major environmental and health concern. Removal of heavy metals from industrial wastewaters can be conducted through various treatments such as coagulation, complexation, adsorption by activated carbon, ion exchange, solvent extraction, foam flotation, electro-deposition, cementation, and membrane operations. Among these sattracting more attentions due to their advantages of simplicity and low cost. In this research, the ability of nonwoven produced from milkweed fibers as a lignocellulose structure for adsorption of heavy metals of lead and nickel was investigated. Chitosan polymer was dissolved in Fluoroacetate acid/Dichloromethane (70/30) to make a 4% solution. The applied conditions during electrospinning technique such as voltage, the flow rate and the distances between needle tip and collector were 21 kV, 0.4 mL/h and 100 mm, respectively. Then the produced nano-fibers was cross-linked with Glutaraldehyde vapors in order to achieve a high structural stability. The impact of controllable factors such as pH, contact time, initial concentration and process temperature on the adsorption quantity of Pb (II) and Ni (II) by three adsorbents i.e milkweed nonwoven, Chitosan nano-fibers and Chitosan/milkweed structure was investigated. The findings revealed that increasing the solution pH causes to increase the absorption rate of both heavy metals and then decreased. Increasing the pH values enhance significantly the adsorption capacity so that maximum removal percent of both lead and copper ions was occurred at pH value of 6. At the beginning of adsorption process, removal of Pb +2 and Ni 2+ ions increase rapidly and then it continues slowly until the equilibrium state is reached. Also, increasing the solution concentration leads to decrease the percentage of adsorption. The results showed that adsorption capacity of three adsorbents for Pb 2+ and Ni 2+ ions decreased with increasing the temperature. For the milkweed/Chitosan structure, the equilibrium adsorption was reached within 60 min for both Pb 2+ and Ni 2+ ions. The findings also revealed that the removal percentage of Ni 2+ ions reaches the highest value of 85% and Pb 2+ ions removal was the highest, i.e. 93 %, at contact time of 60 min. The results of adsorption isotherms indicated that Langmuir was the best to modeling Ni 2+ ions adsorption by the milkweed fibers. Also, Freundlich model can describe the adsorption of Pb 2+ ions by all adsorbents and adsorption of Ni 2+ ions by Chitosan/milkweed adsorbent better than Langmuir isotherm model. Moreover, pseudo-second order model was the best model to describe the adsorption kinetic of both heavy metal ions investigated in this study. The Chitosan/milkweed adsorbent demonstrated superior performance for removal of Pb 2+ and Ni 2+ ions from wastewater.
ورود فلزات سنگین به محیط زیست از طریق دفع پساب های طبیعی، صنعتی وکشاورزی به نگرانی عمده ای در زمینه سلامتی و محیط زیست تبدیل شده است. روش‌های مختلفی ازجمله روش غشایی، جذب سطحی، رسوب‌دهی شیمیایی، شناورسازی، انعقاد و ته‌نشینی برای حذف فلزات سنگین از آب مورد استفاده قرارگرفته است. در بین این روش ها، جذب سطحی به کمک الیاف به‌عنوان یک روش ساده و ارزان قیمت مورد توجه بسیاری قرارگرفته است. در این تحقیق توانایی بی بافت تهیه‌شده از الیاف استبرق به‌عنوان یک ساختار لیگنوسلولزی جهت جذب فلزات سنگین سرب و نیکل مورد بررسی قرار گرفت. در کنار سازه لیفی استبرق، ابتدا با استفاده از پلیمر زیست سازگار کیتوسان و حلال تری فلوئوراستیک اسید و دی کلرومتان با نسبت 70:30 محلول4% وزنی حجمی آماده و نانو الیاف خالص کیتوسان با نرخ تغذیه4/0 میلی لیتر بر ساعت و ولتاژ 21 کیلوولت و با فاصله 10 سانتی‌متر از جمع کننده ،تولید و سپس با کراس لینک نمودن نانو الیاف با بخارات گلوتارآلدهید ثبات ساختاری خوبی برای نانو الیاف ایجاد شد. تاثیر عوامل مختلف محلول فلزی از جمله اسیدیته محلول، زمان، دما و غلظت محلول فلزی بر میزان جذب جاذب بی بافت استبرق، جاذب نانو لیفی کیتوسان و جاذب ترکیبی کیتوسان- استبرق بررسی شد. نتایج حاصل برای جاذب استبرق نشان داد با افزایش اسیدیته محلول فلزی، میزان جذب هر دو فلز ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. اسیدیته بهینه برای هر سه جاذب جهت جذب دو فلز سرب و نیکل، 6 در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از بررسی اثر زمان بر سه جاذب نشان داد که با افزایش زمان، درصد جذب ابتدا افزایش و سپس یک روند ثابتی را نشان می دهد. همچنین با افزایش غلظت محلول پلیمری، میزان درصد جذب کاهش می یابد. علاوه بر این با افزایش دما، توانایی جذب هر سه جاذب جهت جذب فلزات سنگین کاهش می یابد. توانایی جذب فلز سرب توسط سازه ترکیبی بیشتر از فلز نیکل است؛ به گونه ای که در 60 دقیقه اول از واکنش جذب، حدود 85% درصد یون های فلزی نیکل و 93% از یون فلزی سرب توسط سازه ترکیبی جذب می شود. ایزوترم جذب برای هر سه جاذب برای فلز سرب از نوع فرندلیچ می باشد؛ اما ایزوترم جذب برای فلز نیکل در جاذب بی بافت استبرق از نوع لانگمیور ودر جاذب کیتوسان و جاذب ترکیبی استبرق-کیتوسان از نوع فرندلیچ است. نتایج حاصل از بررسی سینتیک جذب نشان داد که هر سه جاذب از سینتیک شبه درجه دوم تبعیت می کند. یافته ها نشان می دهد که سازه مرکب کیتوسان-استبرق می تواند به‌عنوان یک جاذب موثر در جذب فلزات سرب و نیکل مورد استفاده قرار گیرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی