عنوان

بررسی و مطالعه گرافن اکسید مغناطیسی عامل دار شده با استفاده از لیگاندهای گلایسین و هگزا متیلن دی آمین برای حذف فلز سرب از آب‌های آلوده به آن

Number

پ۲۶۳۹۴

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی و مطالعه گرافن اکسید مغناطیسی عامل دار شده با استفاده از لیگاندهای گلایسین و هگزا متیلن دی آمین برای حذف فلز سرب از آب‌های آلوده به آن

First Statement of Responsibility

الهام عسگری

Name of Publisher, Distributor, etc.

شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۹۱ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی کاربردی

Date of degree

۱۴۰۰/۱۱/۱۷

Text of Note

یکی از بارزترین فلزات سنگین موجود در انواع فاضلاب¬های صنعتی، فلز سرب است. بیشترین مقدار مجاز اعلام شده توسط آژانس حفاظت از محیط‌ زیست آمریکا برای سرب در آب آشامیدنی، µg/L 15 می¬باشد.برای حذف فلزات سنگین، تاکنون روش¬های زیادی از جمله ته نشینی شیمیایی، تبادل یونی، فیلتر غشایی، اسمز معکوس، جذب سطحی و فرایندهای الکتروشیمیایی استفاده شده است. از بین تمام این روش¬ها، روش جذب سطحی به دلیل اجرای آسان فرایند، ارزان و موثر بودن ، راندمان بالا و سازگاری با محیط زیست به منظور حذف سرب، با استفاده از سنتز جاذب¬هایی به¬صورت نانوکامپوزیت بر پایه گرافن اکسید و اصلاح سطح گرافن اکسید با لیگاندهای گلایسین و هگزا متیلن دی آمین مورد استفاده قرار گرفت.به‌ منظور رسیدن به این هدف، جاذب گرافن اکسید از گرافن تهیه گردید. برای تعیین ساختار شیمیایی و تشکیل پیوندها از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، بررسی ساختار کریستالی از تکنولوژی پراش پرتو ایکس، بررسی شکل ذرات از میکروسکوپ الکترونی روبشی و از دستگاه جذب اتمی براي بررسی میزان جذب آلاینده توسط جاذب تهیه شده استفاده شد.در ادامه، عوامل مؤثر بر میزان حذف مانند مقدار جاذب، زمان تماس، pH و غلظت اولیه فلز سنگین مورد بررسی قرار گرفت و شرایط بهینه برای حذف به دست آمد که نتایج پیش بینی می¬کند در شرایط بهینه¬ی حذف فلز سنگین سرب (غلظت اولیه سرب mg/l 15، pH اولیه محلول10، وزن جاذب mg 16و زمان انجام فرایند جذب 23 دقیقه) راندمان حذف %32/97 می¬باشد.جاذب¬های گرافن اکسید مغناطیسی عامل¬دار شده با گلایسین و هگزا متیلن دی آمین از نظر حذف فلز سرب مقایسه شدند که نشان می¬دهد مقادیر حذف سرب برای این دو جاذب به ترتیب %86 و %38/98 می¬باشد. از این رو جاذب¬ گرافن اکسید مغناطیسی عامل¬دار شده با هگزا متیلن دی آمین دارای بیشترین جذب بوده و به عنوان جاذب بهینه در حذف موفقیت آمیز فلز سرب در نظر گرفته شد.با بررسی مطالعات سینتیکی و ایزوترمی برای جاذب و بازیابی آن در چرخه¬های پیاپی جذب و واجذب مشاهده شد که فرآیند جذب سطحی از سینتیک مرتبه دوم و ایزوترم فروندلیچ پیروی می¬کند، همچنین مطالعات ترمودینامیکی شامل تغییرات انرژی آزاد گیبس، تغییرات آنتالپی و آنتروپی نشان می¬دهد که فرایند جذب به¬صورت خودبه¬خودی و گرماده می¬باشد. بعد از شش مرحله جذب و استفاده مجدد از جاذب 61%/12 کاهش در راندمان جذب مشاهده شد که مقدار قابل قبولی می¬باشد.

Text of Note

Abstract: Lead is one of the most prominent heavy metals in the various types of industrial wastewater. Maximum permitted values for lead in drinking water, announced by the US Environmental Protection Agency and the World Health Organization, are 15 and 50 µg/L. To removing these pollutants, many methods have been used so far, including chemical precipitation, ion exchange, membrane filtration, reverse osmosis, adsorption and electrochemical processes. Accordingly, the aim of the present study is to synthesize adsorbents in the form of nanocomposites based on graphene oxide and modify the surface of graphene oxide using glycine and hexamethylenediamine ligands to remove heavy metals by adsorption method. In order to achieve this puporse, graphene oxide adsorbent was prepared from graphene.To determine the chemical structure and formation of bonds, study the crystal structure, examine the particle shape and to study amount of contaminant adsorption by the prepared adsorbent, we used Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction technology, Scanning electron microscopy and Atomic absorption spectroscopy. After that, the factors affecting the removal rate such as adsorbent amount, contact time, pH and initial concentration of heavy metal were investigated and the optimal conditions for removal were obtained. 15 mg / l, initial pH of solution 10, adsorbent weight 16 mg and absorption process time 23 minutes) removal efficiency is 97.32%.There are various methods for heavy metals removal such as chemical precipitation, ion exchange, membrane filtration, reverse osmosis, electrochemical processes and adsorption. Most of these methods have many disadvantages and among them, the adsorption method due to its easy process, cheapness, effectiveness and environmental friendliness is considered as a usuful method for removal of lead using adsorbents in the form of nanocomposites based on graphene oxide and modification of graphene surface by glycine and hexamethylenediamine ligands.In this study, magnetic graphene oxide nanocomposites functionalized with different amine ligands, were used to remove Pb2+ from aqueous solutions. The XRD, FT-IR, SEM and EDX analyzes were used to determine the structure and characterization of the synthesized nanocomposite.After that, the factors affecting the removal rate such as adsorbent amount, contact time, pH and initial concentration of heavy metal were investigated and the optimal conditions for removal were obtained. The results show that in the optimal conditions of lead removal (initial concentration of lead 15 mg / l, initial pH of solution 10, adsorbent weight 16 mg and absorption process time 23 minutes) the removal efficiency is 97.32%.Graphene oxide adsorbent functionalized with glycine and hexamethylenediamine were compared in terms of lead removal, which shows that the lead removal efficiency for these two adsorbents are 86% and 98.36%, respectively. Therefore, magnetic graphene oxide functionalized with hexamethylenediamine has the highest adsorption rate and was considered as the optimal adsorbent for successful metal removal.Studying kinetic and isotherm studies for adsorbent and its recovery in successive adsorption and desorption cycles, it was observed that the adsorption process follows the second-order kinetics and Freundlich isotherm. Also, thermodynamic studies including Gibbs free energy changes, enthalpy and entropy changes show that the adsorption process is spontaneous and exothermic. After 6 times of adsorption and adsorbent recovery, about 12.6% decrease in the adsorption efficiency was observed, which is acceptable.

Variant Title

Investigation of functionalized magnetic graphene oxide using glycine and hexamethylenediamine ligands for the removal of lead from contaminated water

Entry Element

‏‏ عسگری،

Part of Name Other than Entry Element

‏ الهام

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏ زارعی،

Entry Element

‏ حسین زاده،

Part of Name Other than Entry Element

‏ محمود

Part of Name Other than Entry Element

‏ مهدی

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز