عنوان

بررسی حذف بیولوژیکی فلزات سنگین با استفاده از ریزجلبک مختلط

Number

۴۸۸۷پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Title Proper

بررسی حذف بیولوژیکی فلزات سنگین با استفاده از ریزجلبک مختلط

General Material Designation

[پایان نامه]

First Statement of Responsibility

حدیث گرائی

Name of Publisher, Distributor, etc.

صنعتی سهند

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۷۷ص.

Other Physical Details

مصور، جدول، نمودار

Accompanying Material

CD

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی

Date of degree

۱۴۰۱/۱۰/۰۱

Text of Note

نیکل و مس ازجمله یون¬های فلزی سنگین، سمی و غیرقابل تجزیه بیولوژیکی هستند. در این تحقیق میزان حذف فلزات مس و نیکل توسط ریزجلبک مختلط از محلول¬های آبی بررسی‌ شده است. نمونه اولیه ریزجلبک مختلط از آب¬های ائل¬گلی تبریز جمع¬آوری شد. ویژگی¬های فیزیکی و مورفولوژی جاذب¬ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نوری تعیین شدند. در این تحقیق پارامترهای مؤثر بر میزان جذب مانند غلظت جاذب، غلظت اولیه فلز، زمان تماس، تغییرات دما، pH و سایز ذرات جاذب مورد بررسی قرار گرفتند. ایزوترم جذب (لانگمویر و فروندلیچ)، سینتیک جذب (شبه درجه اول و شبه درجه دوم) و ترمودینامیک جذب برای بررسی سه پارامتر (��G، ��H°و °��S) مورد محاسبه قرار گرفتند. در نهایت جهت بررسی قابلیت بازمصرف جاذب، از ریزجلبک مختلط در شرایط بهینه 5 مرتبه استفاده مکرر صورت گرفت.نتایج کشت ریزجلبک با نمودار مونود تطابق داشت و مقادیر ks و max �� به ترتیب g/l 190 و 1/h 475/13 از معادله مونود بدست آمد.نتایج نشان داد که بیشترین میزان جذب یون مس (2/90%) توسط ریزجلبک مختلط در مدت‌زمان 60 دقیقه، غلظت فلز mg/l100، دمای C 25°، 6pH= و مقدار جاذب g/l 1 به¬دست آمد. بیشترین میزان جذب برای یون نیکل (25/78%) نیز در مدت‌زمان 180 دقیقه، غلظت mg/l100، دمای C 25°، 5pH= و مقدار جاذب g/l 1 به¬دست آمد. با بررسی دماها و pHهای متفاوت مشخص شد که این ریزجلبک در دمای محیط (C 25°) و pH برابر همان مقدار pH حاصل از حل شدن نمک فلز در آب دیونیزه (مس در 6=pH و نیکل در 5pH=)، بیشترین مقدار جذب را دارد.همچنین با بررسی و مقایسه درصد حذف فلزات توسط ریزجلبک مرطوب با ریزجلبک خشک شده مشخص شد این دو تفاوت چندانی ندارند. حذف یون مس توسط ریزجلبک مرطوب 31/84% و برای یون نیکل 71/%75 بود. بنابراین حذف یون مس 6% و حذف یون نیکل 3% کمتر از حذف توسط جاذب خشک شده گزارش شد. اگرچه درصد حذف توسط جاذب خشک شده بیشتر از جاذب مرطوب می¬¬باشد، اما از نظر اقتصادی استفاده از جاذب مرطوب به دلیل عدم نیاز به عملیات خشک کردن مقرون¬به¬صرفه می¬باشد.همچنین حذف هم‌زمان یون¬های مس و نیکل نشان داد این دو یون برهم¬کنش زیادی نداشته (درصد حذف مس در محلول حاوی هر دو یون 3% و نیکل 5/8% کمتر از محلول حاوی یک یون فلزی) و می-توان به‌طور هم‌زمان هر دو یون را با استفاده از ریزجلبک مختلط از محیط¬های آبی حذف کرد. این نتایج نشان می¬دهد که ریزجلبک مختلط قادر به حذف یون¬های مس و نیکل در مقادیر بالا و با صرف هزینه اندک می¬باشد.نتایج بازیابی جاذب نشان داد که این ریزجلبک قادر به استفاده مجدد تا سه مرتبه می¬باشد. میزان حذف در مرتبه سوم استفاده، برای یون مس 2/31% و برای یون نیکل 6/27% بود. در مرتبه چهارم این مقادیر به ترتیب به 3/16% و 4/11% رسید. در پنجمبن مرتبه استفاده این مقادیر برای هر دو یون فلزی به زیر %10 رسید.همچنین، در این تحقیق، ریزجلبک جمع¬آوری شده از ارومیه، با ریزجلبک جمع¬آوری شده ائل¬گلی جهت بررسی حذف فلزات مقایسه شد. نتایج نشان داد میزان حذف هر دو فلز توسط ریزجلبک ارومیه بیشتر از ریزجلبک ائل¬گلی بود (درصد حذف برای مس از 2/90 به 59/98 و برای نیکل از 25/78 به 82/98 رسید). بنابراین با استفاده از ریزجلبک ارومیه و استفاده از تیمار مناسب می¬توان به درصد حذف بالاتری برای حذف یون¬های فلزی دست یافت. همچنین در این تحقیق از دو ماده شیمیایی (NaOH،HCl) به منظور تیمار ریزجلبک استفاده شد. نتایج نشان داد که تأثیر تیمار با اسید و باز بر درصد حذف یون نیکل بیشتر از یون مس بود. همچنین تأثیر تیمار با NaOH 58/%98 گزارش شد که این مقدار بیشتر از درصد حذف گزارش شده در نتیجه تیمار با HCl (21/%96) بود.در بررسی ایزوترم جذب برای یون فلزی مس ایزوترم جذب فروندلیچ و برای یون نیکل ایزوترم جذب لانگمویر تطابق بیشتری دارد. همچنین در بررسی سینتیک نیز مشخص شد، که هر دو یون فلزی با مدل شبه مرتبه دوم تطابق بیشتری با داده¬های تجربی نشان دادند. در مطالعات ترمودینامیکی ��H° منفی، °��S مثبت و ��G مثبت نیز بودند. این نتایج نشان‌دهنده گرماگیری، افزایش بی‌نظمی و خود به خودی بودن واکنش هستند.

Text of Note

Nickel and copper are heavy metal ions, toxic and non-biodegradable. In this research, the rate of removal of copper and nickel metals by mixed microalgae from aqueous solutions has been investigated. The first sample of mixed microalgae was collected from the waters of Ael-Goli in Tabriz. The physical and morphological characteristics of the adsorbents were determined using a scanning electron microscope (SEM) and an optical microscope. In this research, the effective parameters of the adsorption rate such as biomass concentration, initial metal concentration, contact time, temperature changes, pH, and adsorbent particle size were investigated. Adsorption isotherm (Langmuir and Freundlich), adsorption kinetics (pseudo-first order and pseudo-second order), and adsorption thermodynamics were calculated to investigate three parameters (𝛥G, 𝛥H°, and 𝛥S °). In order to check the reusability of the adsorbent, mixed microalgae were repeatedly used 5 times under optimal conditions.The results of microalgae culture were consistent with the Monod diagram and the values of ks and max 𝜇 were 190 g/l and 13.475/h, respectively, from the Monod equation.The results showed that the highest amount of copper ion absorption (90.2%) was obtained by mixed microalgae in a period of 60 minutes, metal concentration 100 mg/l, temperature 25°C, pH=6, and the amount of adsorbent 1 g/l. The highest absorption rate for nickel ion (78.25%) was also obtained in 180 minutes, concentration 100 mg/l, temperature 25°C, pH=5, and amount of adsorbent 1 g/l. By examining different temperatures and pHs, it was found that this microalgae at ambient temperature (25°C) and pH equal to the pH value obtained by dissolving metal salts in deionized water (copper at pH=6 and nickel at pH=5), the maximum amount of absorption has theAlso, by examining and comparing the percentage of removal of metals by wet microalgae and dried microalgae, it was found that these two are not much different. Removal of copper ions by wet microalgae was 84.31% and for nickel ions was 75.71%. Therefore, copper ion removal was 6% and nickel ion removal was 3% less than removal by dried adsorbent. Although the percentage of removal by dried absorbent is higher than that of wet absorbent, but from the economic point of view, the use of wet absorbent is cost-effective due to the lack of drying operation.Also, the simultaneous removal of copper and nickel ions showed that these two ions did not interact much (the removal percentage of copper in the solution containing both ions is 3% and nickel is 8.5% less than the solution containing one metal ion) and it can be At the same time, both ions were removed from water environments using mixed microalgae. These results show that mixed microalgae are able to remove copper and nickel ions in high amounts and with little cost.The results of absorbent recovery showed that this microalgae can be reused up to three times. The amount of removal in the third time of use was 31.2% for copper ions and 27.6% for nickel ions. In the fourth order, these values reached 16.3% and 11.4%, respectively. In the fifth order of use, these values for both metal ions reached below 10%.Also, in this research, the microalgae collected from Urmia was compared with the microalgae collected from Al-Goli to investigate the removal of metals. The results showed that the amount of removal of both metals by Urmia microalgae was higher than that of El-Goli microalgae (removal percentage for copper went from 90.2 to 98.59 and for nickel from 78.25 to 98.82). Therefore, by using Urmia microalgae and using proper treatment, a higher removal percentage can be achieved to remove metal ions. Also, in this research, two chemicals (NaOH, HCl) were used to treat microalgae. The results showed that the effect of treatment with acid and base on the removal percentage of nickel ions was greater than that of copper ions. Also, the effect of treatment with NaOH was reported to be 98.58%, which was higher than the removal percentage reported as a result of treatment with HCl (96.21%).In examining the adsorption isotherm for copper metal ions, the Freundlich adsorption isotherm and the Langmuir adsorption isotherm for nickel ions are more consistent. Also, in the kinetic analysis, it was found that both metal ions showed a better agreement with the experimental data with the pseudo-second-order model. In thermodynamic studies, 𝛥H° was negative, 𝛥S° was positive and 𝛥G was also positive. These results indicate exothermicity, increasing disorder, and spontaneity of the reaction

Variant Title

Investigating the biological removal of heavy metals using mixed microalgae

ریزجلبک مختلط

یون‌های فلزی سنگین

جذب زیستی

Subject Term

ریزجلبک مختلط، یون‌های فلزی سنگین، جذب زیستی، تیمار جلبک، ایزوترم جذب

Subject Term

mixed microalgae, heavy metal ions, biosorption, algae treatment, adsorption isotherm

گرائی، حدیث

Entry Element

شکرکار

Part of Name Other than Entry Element

، هانیه

Relator Code

استاد راهنما

Entry Element

صنعتی سهند

Country

ایران

Agency

دانشگاه صنعتی سهند

Call Number

شیمی، ۲۱۱۰۳، ۱۴۰۱

p

TF

92029

a

Y