Skip to main content
SUPERVISOR
Mahdi Nasiri sarvi
مهدي نصيري سروي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Navid Mosaleheh
نويد مصالحه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of removal of biological contaminants (tetracycline) by nanoclay (montmorillonite)
Nanoclays have become an important material in several industries such as paint and coating industry, cosmetics, paper, water treatment, nanocomposite production and pharmaceutical industries. In recent years, much attention has been paid to the preparation of nanoparticles for purification of water. In this research, the application of nanoclay as a strong absorbent for the removal of tetracycline has been investigated. Tetracycline, as one of the most dangerous biological contaminants, has attracted many researchers in recent years. The complex structure of tetracycline and the irreparable damage of this drug to the environment exacerbate the need for a strong, practical, yet inexpensive absorbent to eliminate this contaminant. Clay soils, including Montmorillonite, due to Features such as cation exchange capacity, high specificity, low cost, inflation and chemical deficiency are known as a potential absorbent in the biodegradation industry. In the present study, nanoclay was firstly purified by montmorillonite to obtain maximum absorbance and then modified by several methods. Activated montemorillonite by 0.25 CEC surfactant had the highest removal rate of tetracycline. . It was also observed that with increasing the activation temperature, due to the regular arrangement of surfactants between the montmorillonite layers, the absorption capacity of the montmorillonite increased significantly. Absorption kinetics experiments were conducted to investigate the structure and nature of tetracycline adsorption on montmorillonite as adsorbent. For all adsorbents, the process of absorbing at an earlier stage was at a higher rate and, after a certain period of time, reached at the highest amount of adsorption. In the next step, the pseudo-second-order model was fitted to the results. It was observed that the montmorillonite which was activated by the 0.25 CEC surfactant had the highest absorption efficiency. The second kinetic model fitted to the kinetic results was an intraparticle diffusion model. It was observed that all samples had three linear regions. The first linear region had a very high kinetic rate indicating that tetracycline was absorbed on the outer surfaces of the montmorillonite. In the second linear step, tetracycline particles began to penetrate the layers of montmorillonite and diffusion occurred. In the third linear region decreased significantly and became almost zero. The X-ray diffraction analysis indicates an increase in the space between the montmorillonite layers after absorption. In fact, this confirms the absorption of tetracycline particles between the layers of montmorillonite. Also, the X-ray diffraction analysis showed that the surface distances of montmorillonite by surfactants have increased the intervals of all adsorbent layers. All experiments indicate that by adding excessive modifier, the amount of absorption capacity decreased, which could be due to clogging of the surfaces and edges of the montmorillonite by surfactants. In the next step, the maximum amount of tetracycline absorption on montmorillonite samples was obtained using absorbance isotherm tests of 310 mg / g of adsorbent. In the end, the effect of environmental pH on the tetracycline absorption mechanism by montmorillonite was investigated, which showed that absorbent and absorbable isoelectric points play the most role in the absorption process. Thus, at pH less than 3, tetracycline has a cationic form, resulting in a maximum absorption. The results showed that montmorillonite had a maximum absorption capacity of 350 mg /g absorbent at pH= 2.5
امروزه نانورس ها به مواد مهمي تبديل شده اند که کاربردهاي خود را در بسياري از صنايع همچون صنعت توليد رنگ و پوشش‌هاي نانو، مواد آرايشي و بهداشتي، کاغذ، تصفيه آب، توليد نانوکامپوزيت‌ها و صنايع پزشکي و دارورساني به عرصه نمايش گذاشته اند. در سال هاي اخير، توجه فراواني به تهيه نانوذرات در علم تصفيه آب شده است. در اين تحقيق کاربرد نانورس ها به عنوان يک جاذب بالقوه جهت حذف آلاينده ي بيولوژيکي( تتراسايکلين) مورد بررسي قرار گرفته است. تتراسايکلين به عنوان يکي از خطرناک ترين آلاينده هاي بيولوژيکي در سال هاي اخير توجه بسياري از محققان را به خود معطوف کرده است. ساختار پيچيده ي تتراسايکلين و صدمات جبران ناپذير اين ترکيب دارويي به محيط زيست، نياز به يک جاذب قوي، کاربردي و در عين حال ارزان قيمت به منظور حذف اين آلاينده را تشديد مي کند.کاني‌هاي رسي از جمله مونت موريلونيت به دليل ويژگي هايي همچون ظرفيت تبادل کاتيوني، سطح ويژه بالا، ارزان، تورم پذيري و بي اثري شيميايي به عنوان يک جاذب بالقوه در صنعت حذف آلاينده hy;هاي بيولوژيکي شناخته شده است. در تحقيق حاضر ابتدا نانورس مونت موريلونيت براي دستيابي به حداکثر مقدار جذب، خالص سازي و سپس توسط چند روش مختلف اصلاح سطحي شد. مشخصات و خلوص نانورس حاصل شده مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده شد که مونت موريلونيت فعال شده توسطCEC 25/0 سورفکتانت، ظرفيت جذب بالاتري برخوردار بود و بيشترين ميزان حذف تتراسايکلين را داشت. همچنين مشاهده گرديد با افزايش دماي فعال سازي، به دليل چينش منظم سورفکتانت بين لايه هاي مونت موريلونيت، ظرفيت جذب مونت موريلونيت به شدت افزايش مي يابد. آزمايش هاي سينتيک جذب در راستاي بررسي ساختار و طبيعت جذب تتراسايکلين روي مونت موريلونيت به عنوان جاذب، انجام شد. براي همه جاذب ها، فرآيند جذب در مراحل اوليه با سرعت بالاتر اتفاق افتاد و بعد از گذشت مدت زمان مشخصي به بيشينه حالت خود رسيد. در ادامه مدل سينتيکي کاذب درجه دوم بر نتايج برازش داده شد. مشاهده گرديد که مونت موريلونيت فعال شده توسطCEC 25/0سورفکتانت، از بيشترين کارايي جذب برخوردار مي باشد. دومين مدل سينتيکي برازش شده به نتايج سينتيک، مدل نفوذ درون ذره اي بود. مشاهده گرديد که تمامي نمونه hy;ها داراي سه منطقه خطي مي باشند. منطقه خطي اول داراي ثابت نرخ سينتيک بسيار بالايي بود که نشان دهنده ي جذب شدن تتراسايکلين روي سطوح خارجي مونت موريلونيت است. در مرحله خطي دوم، ممولکول‌هاي تتراسايکلين شروع به نفوذ بين لايه‌هاي مونت‌موريلونيت کردند و ديفيوژن اتفاق افتاد. شيب خط برازش شده به نتايج سينتيک در منطقه خطي سوم کاهش بسيار شديدي يافت و تقريباً صفر شد. با توجه به اين که در اين زمان تقريباً تمام تتراسايکلين موجود در محلول جذب جاذب ها شده بود، اين کاهش شيب شديد به دليل تهي شدن محلول تتراسايکلين بود. آناليز پراش اشعه ايکس نشان دهنده افزايش فضاي بين لايه هاي مونت موريلونيت بعد از عمليات جذب مي باشد. در واقع اين امر مويد جذب ذرات تتراسيکلين در بين سطوح مونت موريلونيت است.همچنين آناليز پراش اشعه ايکس نشان مي دهد با اصلاح سطحي مونت موريلونيت توسط سورفکتانت، فواصل لايه هاي تمامي جاذبها افزايش يافته است. تمامي آزمايش ها نشان hy;دهنده اين موضوع بودکه با اضافه نمودن بيش از حد اصلاح کننده، مقدار ظرفيت جذب کاهش يافته که مي تواند به دليل گرفتگي سطوح و لبه هاي مونت موريلونيت توسط سورفکتانت باشد. در ادامه بيشينه مقدار جذب تتراسايکلين روي نمونه هاي مونت موريلونيت با استفاده از آزمايش هاي ايزوترم جذب 310 ميلي گرم بر گرم جاذب به دست آمد. در پايان تاثير pH محيط بر مکانيزم جذب تتراسيکلين توسط مونت موريلونيت بررسي شد که مشخص گرديد نقطه ايزوالکتريک جاذب و جذب شونده بيشترين نقش در فرايند جذب را دارند. بدين ترتيب که در pH کمتر از 3، تتراسايکلين داراي فرم کاتيوني مي باشد و درنتيجه جذب حداکثري اتفاق مي افتد. نتايج نشان داد که در 5/2pH=، مونت موريلونيت داراي بيشترين ظرفيت جذب به مقدار 350 ميلي گرم بر گرم جاذب بوده است. کلمات کليدي: نانورس، آلاينده بيولوژيکي، مونت موريلونيت، اصلاح سطحي، تتراسايکلين، تبادل کاتيوني، دما، جذب، pH

ارتقاء امنیت وب با وف بومی