عنوان

حذف رنگ از پساب نساجی به وسیله نانو کامپوزیت g-C3N4/Fe3O4/ZIF-67

۵۱۰۲پ

فارسی

حذف رنگ از پساب نساجی به وسیله نانو کامپوزیت g-C3N4/Fe3O4/ZIF-67

[پایان نامه]

سلیمان هاشمی

صنعتی سهند

۱۴۰۱

۹۲ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- محیط زیست

۱۴۰۱/۱۱/۰۱

با پیشرفت شهری، افزایش جوامع انسانی و صنعتی شدن شهرها، به تدریج اثرات آلودگی آب بر سلامت انسان و محیط زیست آشکار شد. مالاشیت گرین (MG) یک رنگ آلی و کاتیونی است که در صنایع شیمیایی و آبزی پروری کاربرد دارد. غلظت مالاشیت گرین در فاضلاب نمی تواند از 100 میکروگرم در لیتر بیشتر شود. بنابراین، تکنیک¬های مختلفی برای حذف رنگ از جریان¬های آبی مانند جذب، انعقاد، اکسیداسیون، تصفیه بیولوژیکی، اُزن زنی، اسمز معکوس، فیلتراسیون و روش¬های الکتروشیمیایی توسعه داده شده است. تکنیک جذب از نظر سادگی، انعطاف پذیری و کارایی نسبت به سایر تکنیک ها برتری دارد. در این پایان نامه، به منظور حذف مالاشیت گرین از محیط آبی به سنتز نانوکامپوزیت g-C3N4/Fe3O4/ZIF-67 پرداخته شد. آنالیزهای XRD، FTIR، SEM و BET جهت مشخصه یابی جاذب سنتز شده انجام شد و درستی آن را تایید کرد. آزمون “تعیین pH صفر بار” انجام شد و pHpzc برای این نانوکامپوزیت، 8 بود. پارامترهای دوز جاذب، زمان تماس، دمای محلول آلاینده و غلظت اولیه بررسی شدند و مقادیر بهینه برای پارامترهای گفته شده به ترتیب g/l 1/0، 120 دقیقه، 40 درجه سانتی¬گراد و ppm 160 بدست آمدند. ولی با نظر گرفتن استاندارد کشورهای اروپایی، این جاذب تنها توانست غلظت¬های ppm 10 به پایین را محدوده استاندارد تخلیه به فاضلاب برساند. نتایج سینتیک جذب نشان دهنده همبستگی بالای مدل شبه درجه دوم با داده¬های آزمایشگاهی بود که فرض شد در محدوده مورد مطالعه از این سینتیک پیروی می¬کند. بررسی ترمودینامیک جذب نشان داد فرآیند گرماگیر، خود به خودی و در جهت افزایش دما، فرآیند جذب مطلوب¬تر صورت گرفته است. با بررسی انرژی فعال¬سازی اینگونه فرض شد که جذب MG بر روی g-C3N4/Fe3O4/ZIF-67 شیمیایی بود. همچنین نتایج حاصل از ایزوترم جذب نشان داد که بهترین ایزوترم، مدل لانگمویر می¬باشد. بنابراین فرض می¬شود ماهیت جذب بصورت تک لایه بوده است. یعنی هر مولکول آلاینده بصورت یکنواخت یک سایت فعال را اشغال می¬کند. همچنین می¬توان مکانیسم جذب MG را به پیوندهای میان حلقه¬های آروماتیک MG با ZIF-67 و g-C3N4 و همچنین پیوند کووالانسی بین نیتروژن¬های موجود در ساختار g-C3N4 با اشکال یونیزه شده MG نسبت داد.

With the development of cities, the increase of human societies and the industrialization of cities, the effects of water pollution on human health and the environment were gradually revealed. Malachite Green (MG) is an organic and cationic dye used in chemical and aquaculture industries. The concentration of malachite green in wastewater cannot exceed 100 μg/l. Therefore, various techniques have been developed to remove color from water streams such as absorption, coagulation, oxidation, biological treatment, ozonation, reverse osmosis, filtration and electrochemical methods. Absorption technique is superior to other techniques in terms of simplicity, flexibility and efficiency. In this thesis, the synthesis of g-C3N4/Fe3O4/ZIF-67 nanocomposite was discussed in order to remove malachite green from the water environment. XRD, FTIR, SEM and BET analyzes were performed to characterize the synthesized adsorbent and confirmed its correctness. The pH determination test was performed zero times and the pHpzc for this nanocomposite was 8. The effects of adsorbent dose parameters, contact time, pollutant solution temperature and initial concentration were investigated and the above parameters were obtained as 0.1 g/l, 120 minutes, 40 degrees Celsius and 160 ppm respectively. But considering the standard of European countries, this absorbent could only reach the concentration of 10 ppm below the standard range of discharging into the sewage. The results of the absorption kinetics showed a high correlation of the pseudo-quadratic model with the laboratory data, which was assumed to follow this kinetics in the studied range. Examining the thermodynamics of absorption showed that the endothermic process is spontaneous and the absorption process is more favorable as the temperature increases. By examining the activation energy, it was assumed that MG adsorption on g-C3N4/Fe3O4/ZIF-67 was chemical. Also, the results of adsorption isotherm showed that the best model was Langmuir. Therefore, it is assumed that the nature of absorption was in a single layer. That is, each pollutant molecule uniformly occupies an active site. Also, the mechanism of MG absorption can be attributed to the bonds between the aromatic rings of MG and ZIF-67, as well as the sharing of bonding electron pairs of nitrogens in the g-C3N4 structure with ionized forms of MG.

Color removal from textile wastewater by g-C3N4/Fe3O4/ZIF-67 nanocomposite

آلودگی آب

رنگ کاتیونی

مالاشیت گرین

مکانیسم جذب

آلودگی آب، رنگ کاتیونی، مالاشیت گرین، مکانیسم جذب

water pollution, cationic dye, malachite green, adsorption mechanism

هاشمی، سلیمان

فاتحی‌فر

، اسماعیل

استاد راهنما

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

شیمی، ۲۱۱۴۰، ۱۴۰۱

p

TF

92029

a

Y