۲۱۱۱۲پ
per
بررسی اثر گرانول کردن نانوکامپوزیتهای زئولیتی بر کارایی آنها در حذف آرسنیک از آب آلوده در سیستم‌های بسته و پیوسته
Study of the granulation impact on the performance of zeolite based nano-composites in Arsenic removal from water/wastewater in batch and continuous systems
/لیلا ثنائی
: مهندسی شیمی و نفت
، ۱۳۹۷
، میرزائی
۷۷ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی گرایش طراحی فرآیند
۱۳۹۷/۱۱/۱۶
تبریز
از میان هزاران آلاینده معدنی، آلی و زیستی در منابع مختلف آب طبیعی، فلز سنگین آرسنیک به دلیل سمیت زیاد، از اهمیت بیشتری برخوردار می‌صباشد .یکی از کارآمدترین روش‌صها برای حذف این آلودگی‌ص از جریان‌صهای آب، روش‌ص جذب سطحی است .از جمله جاذب‌صهای آرسنیک می‌صتوان به نانوکامپوزیت‌صهای زئولیتی اشاره نمود .به دلیل مشکلاتی از قبیل گرفتگی فیلترها، افت فشار بالای پمپ و همچنین مشکل جداسازی از آب که جاذب‌صهای به شکل پودر در مقیاس نانومتری در سیستم‌صهای پیوسته ایجاد می‌صنمایند، آماده‌صسازی و تبدیل آنها به شکل گرانول‌ص یک روش مناسب برای حل نقاط ضعف و افزایش کارایی آنها در فناوری تصفیه آب و پساب به صورت صنعتی می‌صصباشد .در همین راستا در این تحقیق، ابتدا پودرهای نانوکامپوزیت زئولیتی با استفاده از دو روش ژل آلژینات و کیتوسان به شکل گرانول تبدیل می‌صشوند .برای این منظور تاثیر پارامترهای مختلفی از قبیلpH ، نوع و غلظت محلول اتصال‌صدهنده عرضی و نسبت اولیه مواد در شکل‌صگیری گرانول‌صهای تهیه شده به روش ژل آلژینات و پارامترهای نوع محلول اتصال‌صدهنده عرضی و نسبت اولیه مواد در شکل‌صگیری گرانول‌صهای تهیه شده به روش ژل کیتوسان و میزان جذب آرسنیک توسط آنها مورد بررسی قرار می‌صگیرد که نتایج حاصل، گرانول‌صهای تهیه شده به روش ژل آلژینات را بصورت pH در بازه ۱۲ الی۱۳ ، محلول اتصال‌صدهنده عرضی آهن(III)کلرید با غلظت ۲ درصد وزنی و نسبت اولیه بهینه ۱ به ۴ از آلژینات به نانوکامپوزیت و نتایج حاصل از گرانول‌صهای تهیه شده به روش ژل کیتوسان را بصورت محلول اتصال‌صدهنده عرضی سدیم هیدروکسید+سدیم تری‌صپلی‌صفسفات و نسبت اولیه بهینه ۱ به ۳ از کیتوسان به نانوکامپوزیت نشان می‌صدهد .به منظور تایید و توجیه نتایج فوق از آنالیزهای SEM و AAS استفاده می‌صگردد .با انتخاب گرانول‌صهای با شکل ظاهری مناسب‌صتر و نیز عملکرد بهتر در جذب آرسنیک، پارامترهای عملیاتی مختلفی از قبیل مقدار غلظت اولیه آرسنیک و دوز جاذب در راندمان جذب این گرانول‌صها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته و مقدار بهینه جاذب برای رسیدن به حداکثر جذب در سیستم ناپیوسته برای دوز جاذب گرانول تهیه شده به روش ژل آلژینات و کیتوسان به ترتیب ۶/۰ وg/L۱ ، با راندمان ۸۲ و ۹/۹۲ درصد در غلظت اولیه آرسنیک ۱۰۰ و g/L۳۰۰ برای هر کدام تعیین گردید .با توجه به نتایج حاصل از ایزوترم لانگمویر بیشترین ظرفیت جذب توسط جاذب به شکل گرانول‌صهای تهیه شده به روش ژل آلژینات و کیتوسان به ترتیب ۱۱/۱۱ و mg/g ۱۰جاذب بوده و فرآیند جذب مطلوب می‌صباشد .همچنین با توجه به نتایج ایزوترم فروندلیچ می‌صتوان نتیجه گرفت فرآیند جذب فیزیکی بوده و سطح جذب ناهمگن می‌صباشد .هر دو گرانول در شرایط بهینه برای غلظت‌صهای آرسنیک زیر mg/L ۱ بازده جذب بالای ۸۰ دارند که این فرآیند بیانگر موثر بودن روش گرانول‌صسازی و کارآمد بودن آن در سیستم‌صهای صنعتی می-باشد .در همین راستا با انجام آزمایش‌صهای جذب توسط جاذب به حالت گرانول تحت شرایط بهینه در سیستم پیوسته مشاهده شد که در مدت زمان۱۰ دقیقه، به درصد حذفی معادل با سیستم ناپیوسته می‌صتوان دست یافت .با توجه به نتایج حاصل از مدل‌صهای سینتیکی مشاهده شد جذب آرسنیک از مدل سینتیکی شبه درجه اول پیروی می‌صکند و این مدل در غلظت g/L ۱۰۰از آرسنیک، دارای برازش خوبی نسبت به مدل سینتیکی شبه درجه دوم می‌صباشد
Arsenic is known to be very harmful and toxic to human health and the environment. Adsorption method is currently considered very suitable for wastewater treatment. It has been found that zeolite based nano-composites exhibit a high uptake of arsenic from water. However, it should be mentioned that using nano-composites in the form of fine powders has some operational disadvantages since it is difficult to recover these particles from aqueous media after the sorption process. Moreover, the application of powder adsorbents in a column has disadvantages due to the cracking of fine powder material and pressure drop occurring during operation. In this regard, the effect of various parameters such as pH, type and concentration of crosslinking solution and initial ratio of materials in the formation of beads by alginate gel, and the parameters such as type of crosslinking solution and initial ratio of materials in the formation of beads by chitosan gel method and the amount of arsenic adsorption by them are investigated. The results for the alginate gel were showed as pH in the range of 12 to 13, type and concentration of crosslinking solution containing iron(III) chloride solution at concentration of 2 w/v and the initial optimal ratio of 1 to 4 of alginate to nanocomposite. In addition, the results of the chitosan gel as type of crosslinking solution containing sodium hydroxide+sodium tripolyphosphate solution and the initial optimal ratio 1 to 3 of chitosan to nanocomposite show that. To justify the results of this research, SEM and AAS analyses are carried out. Then, different operating parameters such as initial concentration of arsenic and adsorbent dose in the adsorption efficiency of these beads have been investigated and the optimum amount of adsorbent to achieve maximum adsorption in the batch system. For adsorbent dose, the beads prepared by gel alginate and chitosan were 0.6 and 1g/L, respectively, with a yield of 82 and 92.9 at concentration of 100 and 300 ?g/L for each. According to the results of Langmuir isotherm, adsorbent absorption capacity in the form of beads by gel alginate and chitosan is 11.11 and 10 mg/g, respectively, and the adsorption process is desirable. In addition, according to the results of the Freundlich isotherm, it can be concluded that the process of adsorption is physical and the adsorption surface is heterogeneous. Finally, the beads adsorbents were tested in continuous system. It was observed that within 10 minutes, the removal percentage of the batch system could be achieved. According to the results of kinetic models, the adsorption of arsenic follows a pseudo first-order kinetic model
Study of the granulation impact on the performance of zeolite based nano-composites in Arsenic removal from water/wastewater in batch and continuous systems
ثنائی، لیلا
Sanaei, Leila
طهماسب پور، مریم، استاد راهنما
خاتمیان، معصومه، استاد راهنما
دیوبند، بهارک، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
