عنوان

سنتز کامپوزیتها بر پایه ی کیتوسان جهت بهینه سازی و مطالعه عملکرد آنها در حذف فلزات سنگین از آب های آلوده به روش جذب سطحی

پ۲۵۷۴۹

per

سنتز کامپوزیتها بر پایه ی کیتوسان جهت بهینه سازی و مطالعه عملکرد آنها در حذف فلزات سنگین از آب های آلوده به روش جذب سطحی

مهدیه اصل قالیچه باف

مهندسی شیمی

۱۴۰۰

۹۵ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

شیمی کاربردی

۱۴۰۰/۰۹/۱۰

فلزات سنگین از جمله آلودگیهای خطرناک برای اکوسیستم و منابع آبی محسوب می¬شود که حتی در غلظتهای کم باعث بروز مشکلات و عوارض زیستمحیطی میگردد. در میان روش¬ها، جذب سطحی یک روش مؤثر و ارزان جهت حذف فلزات سنگین است و یکی از انواع جاذب¬ها برای حذف یونهای فلزات سنگین حتی در غلظتهای کم، استفاده از پلیمرهای زیستی مانند کیتین وکیتوسان میباشد. کیتوسان با فرمول شیمیایی(C6H11NO4)، پلیمری آبدوست وکاتیونی است که به دلیل غیرسمی بودن، خاصیت جذب بالا و امکان تجزیه در طبیعت، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و توانایی حذف محدوده وسیعی از فلزات را دارد و امکان تهیه مشتقات فراوان از آن بسیار مورد توجه است. کاربرد کیتوسان به عنوان جاذب به دلیل خواص مکانیکی کم و محلول در محیط اسیدی، درpH پایین است. بنابراین، میتوان با اصلاح کیتوسان توسط جاذبها ی دیگر و تهیه کامپوزیتهای کیتوسان، ظرفیت جذب را افزایش داده و محدوده pH بهینه میشود. در این پروژه، کیتوسان بر روی موادهای معدنی طبیعی(بنتونیت، کائولینیت، کلینوپتیلولیت) تثبیت گردید. کانیهای رسی به دلیل داشتن ویژگیهایی نظیر مساحت سطح ویژه بالا، مقاومت شیمیایی و مکانیکی، ساختار لایهای، ظرفیت تبادل کاتیونی بالا و زئولیتها به دلیل خصوصیات ساختاری، استفاده از آنها را به عنوان جاذب مناسب مینمایند. به منظور تعیین ساختار و شناسایی ویژگی¬های کامپوزیت¬های سنتز شده از آنالیزهای XRD، FT-IR، SEM و EDX استفاده گردید. همچنین در مقایسه کامپوزیت¬ها مشاهده شد، کامپوزیت زئولیت/کیتوسان با راندمان جذب 39/96% به نسبت کارایی بالاتری در حذف یون کادمیوم دارد و در ادامه این مطالعه، به بررسی حذف فلزات سنگین از محلولآبی توسط کامپوزیت بهینه (زئولیت/کیتوسان) پرداخته شد و بهینه¬سازی شرایط فرآیند جذب مانند pH محلول، دوز جاذب، غلظت یون فلز، زمانهای تماس مورد مطالعه و آزمایش قرار گرفت. شرایط بهینه برای حذف کادمیوم تحت غلظت اولیه mg/L 40، pHاولیه محلول6، مقدار جاذب mg40 و زمان انجام واکنش80 دقیقه اتفاق افتاد و مشاهده شد شرایط راندمان حذف 29/98% می¬باشد.در نهایت، با توجه به مطالعات سینتیکی و ایزوترم برای جاذب سنتز شده، نتایج نشان داد که جذب¬سطحی آلاینده کادمیوم تطابق خوبی با ایزوترم فروندلیچ دارد و در مطالعات سینتیکی حذف کادمیوم از مدل سینتیک شبه درجه اول پیروی می¬کند. بررسی قابلیت بازیابی جاذب بعد از 5 مرحله جذب و واجذب، در حدود84/2% کاهش در راندمان جذب نشان داد که قابل قبول می¬باشد. مطالعه حاضر نشان داد که کامپوزیت بهینه (زئولیت/ کیتوسان) پتانسیل بالایی جهت حذف آلاینده کادمیوم از محیط آبی دارد.

Heavy metals are among the most dangerous pollutants for ecosystems and water resources, which even in low concentrations can cahuse environmental problems and complications. Among the methods adsorption is an effective and inexpensive method for the removal of heavy metals, and one of the types of adsorbents for the removal of heavy metal ions, even at low concentrations, is the use of biopolymers such as chitin and chitosan. Chitosan with chemical formula (C6H11NO4) is a hydrophilic and cationic polymer that is economically viable due to its non-toxicity, high adsorption properties and the possibility of decomposition in nature, an d it has the ability to remove a wide range of metals and the possibility of preparing many derivatives from it is very important. Chitosan is used as an adsorbent at law pH due to its low mechanical properties and soluble in acidic environment. Therefore, by adsorption of chitosan by other adsorbents and preparation of chitosan composites, the adsorption capacity can be increased and the pH range for adsorption can be optimized. In this project, chitosan was stabilized on natural minerals (bentonite, kaolinite, clinoptilolite). Clay minerals due to their special properties of high specific surface area, chemical and mechanical, layered structure, high cation exchange changes and zeolites due to their structural properties, use them as suitable adsorbents. XRD, FT-IR, SEM and EDX analyzes were used to determine the structure and characterize the synthesized composites.Also, in comparision with composites, it was observed that zeolite/chitosan composite with adsorption efficiency of 96.39% has a higher efficiency in cadmium ion removal and In the continuation of this study, the removal of heavy metals from aqueous solution by an optimal composite (zeolite/chitosan) was investigated, and optimization of adsorption process conditions such as solution pH, adsorbent dose, metal ion concentration, contact times were studied and tested. Optimal conditions for removal of cadmium under initial concentration of 40 mg/L, initial pH of solution 6, adsorbent amount of 40 mg and reaction time of 80 minutes occurred and it was observed that the removal efficiency conditions are 98.29%.Eventually, according to the kinetic and isotherms studies for the synthesized adsorbent, the results showed that the adsorption of cadmium pollutant is a good agreement with the isotherm…. and in the kinetic studies of cadmium removal follows the aquasti-first-order kinetic model. Investigation of adsorbent recovery capability after 5 steps of adsorption and desorption, about 2.84 %reduction in adsorption efficiency showed that it is acceptable. The present study showed that the optimal composite (chitosan/zeolite) has a high potential for removing cadmium contaminants from the aqueous medium.

Synthesis of chitosan-based composites for optimization and study of their performance in the removal of heavy metals from contaminated water by adsorption method

‏اصل قالیچه باف،

‏‏مهدیه

تهيه کننده

‏سالاری،

‏نیایی،

‏زارعی،

‏‏داریوش

علیقلی

محمود

استاد راهنما

استاد راهنما

استاد مشاور

تبریز