Skip to main content
SUPERVISOR
Hasti Hashemi nejad,Sayyed-Saeid Eslamian,Sayed farhad Mousavi,Jahangir Abedi-Koupai
هستی هاشمی نژاد (استاد مشاور) سیدسعید اسلامیان (استاد راهنما) سیدفرهاد موسوی (استاد مشاور) جهانگیر عابدی کوپائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad javad Amiri
محمد جواد امیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Improving the Quality of Polluted Water with Lead, Mercury, Nitrate and TDS Using Modified Bone Ash by Nano Zero-Valent Iron Particles
Fresh water scarcity, especially in arid and semi-arid regions imposed humans to use poor quality water, such as industrial wastewaters, domestic wastewaters, agricultural land drainage and urban storm runoff . The aim of this research was to use different forms of a bio-waste ( ostrich bone ) to improve the quality of unconventional waters (industrial effluent, nitrate polluted water and saline water). In this research at first, the removal capacities of lead and mercury by ostrich bone adsorbents, prepared in various appropriate types, have been studied in a single component system using agitated batch sorption. Ostrich bones were were milled and passed through a 35-mesh sieve (mesh diameter 0.5 mm). They were kept in a desiccator and named OBP adsorbent. The dried bones were kept in a furnace for 24 h in air at 550° C and then were kept in an electrical furnace for 5 h at 800° C in a limited supply of oxygen. These adsorbents were named OBA and OBC, respectively. All of the adsorbent were washed with deionizs water until the pH of the drain water was 7 ± 0.2. The results showed that the main component of ostrich bone adsorbents is calcium hydroxyapatite with Ca/P ratio is 1.49, 1.58 and 1.59 for OBP, OBA and OBC, respectively. The order of adsorption found for Pb (II) and Hg (II) ions on the adsorbents was OBC OBA OBP. Then, OBA supported nanoscale zero-valent iron (OBA-nZVI) was synthesized by the sodium borohydride reduction method, characterized with electron microscopy (SEM), energy-dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDX), fourier transform infrared (FT-IR), x-ray diffractometer (XRD), speci?c surface area (BET), and point of zero charge (pH PZC ). The OBA-nZVI adsorbent was used for the removal of Pb (II) and Hg (II) ions, nitrate and total dissolve solids from un-conventional water. The in?uence of different sorption parameters, such as contact time, initial concentration of metal ions, the dosage of OBA-nZVI, pH value of the solutions, competitive adsorption behavior and ionic strength were investigated on the removal of Pb (II) and Hg (II). Kinetic data are well ?tted by a pseudo second-order model and the equilibrium data were analyzed by Langmuir- Freundlich model very well with high correlation coef?cient. The maximum adsorption capacities of OBA-nZVI adsorbent towards Pb (II) and Hg (II) are 138.6 and 145.1 mg g ?1 , respectively. Thermodynamic parameters, i.e. ,, and have also been calculated for the system and the sorption process was found to be endothermic. This study demonstrated that OBA-nZVI which characterized by high specific surface area and reactivities could quickly reduce nitrate within 30 min into nitrogen and ammonium without pH control. Preliminary experiments showed that the OBA-nZVI has the low capacity to adsorb total dossolve solids (TDS) from the saline water, while significant adsorption of hardness (Ca 2+ +Mg 2+ ) was observed with OBA-nZVI. In order to determine the most suitable model for describing the adsorption process of lead in batch experiment, ANN, ANFIS and MNLR models werer developed. Five operational parameters including adsorbent dosage (Cs), initial concentration of Pb (II) ions (Co), initial pH, temperature (T) and contact time (t) were taken as the input data and the adsorption efficiency (AE) of adsorbents as the output.
کمبود آب شیرین در مناطق خشک و نیمه خشک انسانها را به استفاده از آبهای نامتعارف مانند پسابهای شهری، پسابهای صنعتی، زهآب کشاورزی و روانآبهای شهری سوق داده است. هدف از این تحقیق کاربرد شکل های مختلف یک نوع جاذب زیستی (استخوان شترمرغ) در بهبود کیفیت برخی از آب های نامتعارف (پساب صنعتی، آب آلوده به نیترات و آب شور) بود. در ابتدا، ظرفیت حذف سرب و جیوه بهوسیله فرمهای مختلف استخوان شترمرغ در آزمایش بهروش ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، پس از تهیه استخوان شترمرغ، آن را آسیاب کرده و از الک شماره 35 (قطر 5/0 میلی‌متر) عبور داده شد. پودر استخوان خشک شده (OBP) یکبار در کوره به مدت 24 ساعت با دمای 550 درجه سانتی‌گراد در مجاورت اکسیژن و بار دیگر در کوره تحت خلأ به مدت 5 ساعت با دمای 800 درجه سانتی‌گراد در شرایط عدم وجود اکسیژن سوزانده شد. جاذبهای به دست آمده بهترتیب OBA و OBC نامیده شدند. نتایج نشان داد که ترکیب اصلی همه جاذبهای مورد استفاده کلسیم و فسفر به شکل کلسیم هیدروکسیآپاتیت بوده بهطوری که برای جاذبهای OBP، OBA و OBC نسبت کلسیم به فسفر بهترتیب 1:49، 1:58 و 1:59 میباشد. ترتیب جذب فلزات سنگین سرب و جیوه برای جاذبهای مذکور بهترتیب به صورت OBC OBA OBP به دست آمد. سپس نانوذرات آهن صفر ظرفیتی به روش احیای کلرید فریک توسط بوروهیدرید سدیم سنتز و روی جاذب OBA تثبیت (OBA-nZVI) شد و خصوصیات آن بهوسیله میکروسکوب الکترونی روبشی (SEM)، طیفنگار تفکیک انرژی (SEM-EDX)، طیفسنجی مادون قرمز (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، سطح مخصوص جاذب (BET) و نقطه بار صفر بستر (pH PZC ) تعیین گردید. جاذب OBA-nZVI برای حذف فلزات سرب و جیوه، نیترات و کل مواد جامد محلول آب (TDS) استفاده گردید. اثر پارامترهای مختلف جذب مانند زمان تماس، غلظت اولیه یونهای فلزی، میزان جاذب، pH، رفتار رقابتی جذب و قدرت یونی روی حذف فلزات سرب و جیوه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دادههای سینتیک جذب بهخوبی از معادلات شبه مرتبه دوم و همچنین دادههای ایزوترم جذب بهخوبی از معادلات لانگمویر- فروندلیچ با ضریب همبستگی زیاد پیروی میکنند. حداکثر ظرفیت جذب جاذب OBA-nZVI برای حذف فلزات سرب و جیوه بهترتیب 6/138 و 1/145 میلیگرم بر گرم به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که جاذب OBA-nZVI بهدلیل سطح مخصوص و واکنشپذیری زیاد در مدت زمان 30 دقیقه بدون کنترل pH قادر به احیای نیترات به آمونیوم و گاز نیتروژن میباشد. جاذب OBA-nZVI ظرفیت کمی در جذب TDS داشته، در صورتیکه برای حذف سختی آب (مجموع یونهای کلسیم و منیزیم) بسیار مؤثر است. بهمنظور مدلسازی فرایند جذب یون سرب در آزمایش بهروش ناپیوسته، مدلهای شبکه عصبی (ANN)، شبکه عصبی- فازی (ANFIS) و رگرسیون چند متغیره غیر خطی (MNLR)توسعه داده شد. پارامترهای زمان تماس، غلظت اولیه یونهای فلزی، میزان جاذب، pH و دما به عنوان ورودی مدلها و راندمان حذف به عنوان خروجی مدلها در نظر گرفته شد. در بین مدلها، ANFIS5 با هر 5 ورودی به عنوان بهترین مدل در تخمین راندمان حذف یون سرب شناخته شد. آنالیز حساسیت نشان داد که مدل ANFIS5 برای جاذب OBA بهترتیب به پارامترهای زمان تماس، pH، غلظت اولیه، میزان جاذب و دما و برای جاذب OBA-nZVI بهترتیب به پارامترهای غلظت اولیه، دما، میزان جاذب، pH و زمان تماس بیشترین حساسیت را دارد. نتایج آزمایش های ستونی نشان داد که زمان شکست برای هر دو فلز سرب و جیوه با افزایش ارتفاع جاذب و کاهش میزان دبی جریان به تأخیر میافتد. مقادیر کمتر RMSE برای شبکه عصبی- فازی نسبت به مدل رایج توماس نشان میدهد که این شبکه برای مدلسازی جذب فلزات سنگین به وسیله OBA-nZVI مناسبتر است. واژه های کلیدی : سرب، جیوه، نیترات، کل مواد جامد محلول، جاذب OBA-nZVI

ارتقاء امنیت وب با وف بومی