Skip to main content
SUPERVISOR
Manouchehr Heidarpour,Sayed farhad Mousavi,Majid Afyuni
منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) سیدفرهاد موسوی (استاد راهنما) مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور)
 
STUDENT
Rokhsareh Rostamian
رخساره رستمیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Preparation of Carbonaceous Adsorbents from Rice Husk and Canola Stalk and Their Application in Desalination of Water
and physiochemically-activated carbon. Properties of the prepared samples were characterized using nitrogen adsorption–desorption isotherm, pH of zero point charge and Boehm titration method. Results showed that carbonization temperature and activation agents had significant effects on characteristics of the samples. Chemical activation was the most efficient method for production of activated carbons with high surface area and porosity. Physiochemical activation improved mesopores volume of the activated carbons prepared in low KOH ratio. The sodium (Na + ) sorption capability of the carbonaceous adsorbents was increased with increasing surface area, porosity and micropores volume. The highest Na + sorption of 134.2 mg g -1 belonged to chemically-activated carbon produced by KOH/biochar ratio of 3 having the highest surface area (2201 m 2 g -1 ) and total pore volume (0.96 cm 3 g -1 ). Desalination capacity of RH carbonaceous samples from drainage water with TDS of 15179 mg L -1 ranged from 88.5 to 383.2 mg g -1 . Also, canola stalk (CS) was used for preparation of steam- activated carbon. The optimum conditions for maximum desalination capacity (292.1 mg g -1 ) were identified to be a carbonization temperature of 485 °C, activation temperature of 825 °C and activation time of 55 min. Prepared CS steam- activated carbon was efficient in removing hardness cations. Key Words: Biochar, Activated carbon, Rice husk, Canola stalk, Sorption, Desalination
افزایش جمعیت، کاهش میزان منابع آب قابل استفاده و رقابت تقاضای آب برای بخش‌های مختلف کشاورزی، صنعت و شرب در مناطق خشک و نیمه خشک، انسان را به استفاده از منابع آب با کیفیت نامطلوب از جمله منابع آب شور سوق داده است. اخیراً استفاده از جاذب‌های متخلخل کربنی به دلیل سطح ویژه زیاد، ساختار میکروپوری و گروه های عاملی فعال، کاربرد وسیعی در حفظ محیط زیست پیدا کرده است. هدف تحقیق حاضر تبدیل بقایای کم ارزش محصولات کشاورزی به جاذب‌های متخلخل کربنی و بررسی کاربرد جاذب‌های تهیه شده در حذف کاتیون‌ها و آنیون‌های اصلی ایجاد کننده شوری آب می‌باشد. در بخش اول، از شلتوک برنج برای تهیه زغال زیستی، کربن فعال شده با بخار آب، کربن فعال شده با هیدروکسید پتاسیم (KOH) و کربن فعال شده با بخار آب و KOH استفاده شد. خصوصیات جاذب‌های تهیه شده به‌وسیله ایزوترم جذب و واجذب نیتروژن در دمای 196- درجه سلسیوس، پ- هاش بار صفر، تیتراسیون بوهم و طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) تعیین گردید. با افزایش دمای کربن‌سازی، سطح ویژه و حجم حفره‌های زغال زیستی افزایش و گروه‌های اسیدی سطح کاهش یافت. فعال‌سازی شیمیایی مؤثرترین روش برای تولید کربن فعال با سطح ویژه و تخلخل زیاد بود. بیشترین سطح ویژه (2201 متر مربع بر گرم) و حجم حفره‌ها (96/0 سانتی متر مکعب بر گرم) متعلق به کربن فعال شده شیمیایی با نسبت KOH به زغال زیستی برابر 3 (AK3) بود. میزان زیاد خاکستر شلتوک برنج، واکنش بخار آب با محتوای کربنی را کاهش داد که سبب توسعه نسبتاً ضعیف ساختار حفره‌های کربن فعال شده فیزیکی گردید. فعال‌سازی فیزیکی- شیمیایی در غلظت‌های کم KOH باعث توسعه مزوپورها در ساختار داخلی کربن فعال شد. بیشترین میزان جذب سدیم متعلق به جاذب AK3 و برابر با 2/134 میلی گرم بر گرم به دست آمد. با افزایش پ- هاش اولیه از 2 به 10، میزان جذب سدیم توسط جاذب AK3 از 1/12 میلی‌گرم بر گرم به 8/147 میلی‌گرم بر گرم افزایش یافت. دو مدل سینتیک شبه رده اول و پخشیدگی درون ذره‌ای از توانایی بسیار خوبی برای پیش‌بینی میزان سدیم جذب شده توسط جاذب AK3 برخوردار بودند. ظرفیت شوری زدایی جاذب‌های تهیه شده، از منابع آب با کل مواد جامد محلول (TDS) 15179، 11149 و 5113 میلی گرم بر لیتر به ترتیب در محدوده 2/383- 5/88، 5/315 -8/72 و 5/112 -7/32 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد. در بخش دوم، از ساقه کلزا برای تهیه کربن فعال شده با بخار آب استفاده گردید. کربن فعال تهیه شده در دمای کربن سازی 485 درجه سلسیوس، دمای فعال‌سازی 825 درجه سلسیوس و زمان فعال‌سازی 55 دقیقه (ACS-O) بیشترین ظرفیت شوری‌زدایی (1/292 میلی گرم بر گرم) از منبع آب با TDS حدود 15179 میلی‌گرم بر لیتر را به خود اختصاص داد. پتانسیل حذف کلسیم و منیزیم، به عنوان مهمترین کاتیون‌های ایجاد کننده سختی آب، توسط جاذب ACS-O ارزیابی شد. معادلات فروندلیخ و لانگمویر از توانایی خوبی برای پیش‌بینی میزان کلسیم و منیزیم جذب شده توسط جاذب ACS-O برخوردار بودند. این جاذب از تمایل بیشتری برای جذب کلسیم در مقایسه با جذب منیزیم برخوردار بود. همچنین، استفاده از نانوذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 برای مغناطیسه کردن کربن فعال به منظور سهولت جداسازی آن از محلول آبی مورد بررسی قرار گرفت. جاذب ACS-F5 که با اضافه کردن 5% وزنی نانوذرات آهن به جاذب ACS-O به دست آمد، به علت ظرفیت شوری‌زدایی و خصوصیات مغناطیسی خوبی که داشت جاذب مغناطیسی مناسبی به نظر می‌رسد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی

100%