حذف یون کروم شش ظرفیتی از محلول آبی به کمک گل قرمز:یک مطالعه تجربی

فهرست  مطالب                                                                                          صفحه

فصل اول تئوری

 

چکیده                                                                                               ۱

۱-۱:مقدمه                                                                                                        ۲

۱-۲:فلزات سنگین                                                                                               ۴

۱-۲-۱:ویژگی فلزات سنگین                                                                                  ۵

۱-۲-۲:منابع انتشار فلزات سنگین در محیط زیست                                                       ۷

۱-۲-۲-۱:منابع طبیعی                                                                                          ۷

۱-۲-۲-۲:منابع ناشی از فعالیت انسانی                                                                      ۷

۱-۳:کروم                                                                                                         ۷

۱-۳-۱:کاربرد کروم و منابع انتشار آن ها                                                                     ۸

۱-۳-۲:تأثیر کروم بر سلامتی انسان و محیط زیست                                                        ۸

۱-۴:روش های تصفیه فلزات سنگین از محلول های آبی                                                  ۹

۱-۴-۱:روش های شیمیایی                                                                                     ۹

۱-۴-۱-۱:رسوب دهی شیمیایی                                                                               ۹

۱-۴-۱-۲:الکترولیز                                                                                              ۱۰

۱-۴-۲:روش تصفیه بیولوژیکی                                                                                ۱۰

۱-۴-۳:روش فیزیکی                                                                                            ۱۱

۱-۴-۳-۱:تبادل یونی                                                                                             ۱۱

۱-۴-۳-۲:الکترودیالیز                                                                                            ۱۱

۱-۴-۳-۳:فیلتراسیون                                                                                             ۱۱

۱-۴-۳-۴:اسمز معکوس                                                                                         ۱۲

۱-۴-۳-۵:جذب سطحی                                                                                          ۱۳

۱-۵:مبانی تئوری جذب سطحی                                                                                 ۱۳

۱-۶:تعریف جذب سطحی                                                                                       ۱۴

۱-۶-۱:جذب سطحی فیزیکی                                                                                   ۱۵

۱-۶-۲:جذب شیمیایی                                                                                              ۱۵

۱-۶-۳:تفاوت های جذب شیمیایی و فیزیکی                                                                  ۱۵

۱-۷:آنالیز فزآیند جذب سطحی                                                                                    ۱۶

۱-۸:مراحل جذب سطحی                                                                                            ۱۷

۱-۹:کاربرد فرآیند جذب سطحی                                                                                    ۱۷

۱-۱۰:عوامل مؤثر بر فرآیند جذب سطحی                                                                         ۱۸

۱-۱۰-۱:نوع و خصوصیات جسم جاذب                                                                           ۱۸

۱-۱۰-۲:نوع و خصوصیات ماده جذب شونده                                                                     ۱۸

۱-۱۰-۳:میزان اختلاط و بهم زدن سیال                                                                             ۱۸

۱-۱۰-۴:PHمحیط عمل                                                                                              ۱۹

۱-۱۰-۵:دمای معیط عمل                                                                                              ۱۹

۱-۱۱:جاذب جامد                                                                                                     ۱۹

۱-۱۲:انواع مختلف جاذب                                                                                            ۲۱

۱-۱۲-۱:آلومینای فعال                                                                                                 ۲۱

۱-۱۲-۲:زئولیت                                                                                                         ۲۱

۱-۱۲-۳:جاذب رسی                                                                                                   ۲۲

۱-۱۲-۴:کربن فعال                                                                                                    ۲ ۲

۱-۱۲-۵:گل قرمز                                                                                                       ۲۳

۱-۱۳:تئوری جذب سطحی                                                                                          ۲۴

۱-۱۴:ایزوترم های جذب سطحی                                                                                     ۲۵

۱-۱۵:مدل سازی ایزوترم های جذب                                                                                ۲۶

۱-۱۶:مکانیزم جذب                                                                                                    ۲۷

۱-۱۶-۱:ایزوترم لانگمویر                                                                                              ۲۸

۱-۱۶-۲:ایزوترم فروندلیچ                                                                                          ۲۹

۱-۱۷،سینتیک جذب                                                                                              ۳۰

۱-۱۸مدل نفوذ درون ذره ای                                                                                   ۳۱

۱-۱۹تئوری فیلمی                                                                                            ۳۱

۱-۲۰معادلات ترمودینامیک                                                                                    ۳۲

فصل دوم مروری بر کارهای گذشته                                                                   ۳۳

فصل سوم روش و مراخل تحقیق                                                                           ۴۲

۳-۱مواد و تجهیزات مورد استفاده                                                                       ۴۲

۳-۲اماده سازی جاذب                                                                                               ۴۶

۳-۲-۱مش بندی                                                                                               ۴۶

۳-۲-۲شست و شوی جاذب                                                                                 ۴۶

۳-۲-۲-۱شستشو با     HCL                                                                                    ۴۶

۳-۲-۲-۲شستشو با HNO_۳                                                                                                                                        ۴۷

۳-۳آزمایش تعادل شیمیایی                                                                                          ۴۷

۳-۴آزمایش پارامتر ترمودینامیکی                                                                                     ۴۷

۳-۵ایزوترم لانگمویر                                                                                                   ۴۷

۳-۶آنالیز FTIR                                                                                                        ۴۸

۳-۷آنالیز  BET                                                                                                   ۹ ۴

۳-۸  آنالیز SEM                                                                                                ۵۰

۳-۹اانالیز XRD                                                                                           ۵۱

فصل چهارم تحلیل داده ها و نتایج

۴-۱بررسی مکانیزم واکنش                                                                                ۵۳

۴-۱-۱زمان تعادل برای  گل اصلاح شده با   هیدروکلریک اسید                                  ۵۳

۴-۱-۲زمان تعادل برای گل اصلاح شده با نیتریک اسید                                                 ۵۴

۴-۱-۳بررسی مدل نفوذ درون ذره برای گل قرمز اصلاح شده با HCL                          ۵۵

۴-۱-۴بررسی مدل نفوذ درون ذره ای  برای گل قرمز اصلاح شده با HNO_۳                   ۵۵

۴-۱-۵بررسی مدل تئوری فیلمی برای گل قرمز اصلاح شده باL HC                            ۵۷

۴-۱-۶بررسی مدل تئوری فیلمی برای گل قرمز اصلاح شده با HNO_۳                          ۵۸

۴-۱-۷بررسی مدل سیلتیکی شبه درجه اول برای جاذب اصلاح شده باHCL                    ۵۹

۴-۱-۸بررسی  مدل سینتیکی شبه درجه دوم برای جاذب اصلاح شده با HCL                 ۶۰

۴-۱-۹بررسی مدل سینتیکی شبه درجه اول برای جاذب اصلاح شده با HNO_۳                 ۶۱

۴-۱-۱۰بررسی مدل سینتیکی شبه درجه دوم برای جاذب ا          صلاح شده با HNO_۳             ۶۲

۴-۲پارامتر ترمودینامیکی                                                                                 ۶۲

۴-۳بررسی ایزوترم واکنش                                                                                      ۶۴

۴-۳-۱ایزوترم لانگمویر برای گل قرمز اصلاح شده با HCL                                       ۶۴

۴-۳-۲بررسی ایزوترم فروندلیچ مربوط به گل اصلاح شده با HCL                               ۶۵

۴-۳-۳ایزوترم لانگمویر برای گل قرمز اصلاح شده با HNO_۳                                     ۶۶

۴-۳-۴ایزوترم فروندلیچ مربوط به گل قرمز اصلاح شده با HNO_۳‎                                ۶۷

فصل ۵:جمع بندی و پیشنهادات

۵-۱نتیجه گیری                                                                                           ۶۸

۵-۲ پیشنهادات

مراجع                                                  ۷۱

 

چکیده:

کروم شش ظرفیتی و ترکییاتش از مهمترین آلاینده های زیست محیطی می باشد که وجودشان در آب ها وپساب ها به مشکلی عمده  تبدیل شده است که به دلیل اثرات مخرب این فلز سنگین و مشتقاتش بر سلامتی انسان ها و بهداشت محیط ،لزوم یافتن راه های جدید و فناوری های نوین برای حذف آن احساس

می شود .و بر این اساس در این تحقیق حذف کروم شش ظرفیتی از محلول آبی ،به روش جذب سطحی توسط جاذب گل سرخ مورد مطالعه قرار گرفت.در این تحقیق  سه نمونه گل سرخ ،خام و اصلاح شده با اسید هیدرو کلریک و اصلاح شده با نیتریک اسید

مورد مطالعه قرار گرفتند طبق نتایج بدست آمده  برای گل اصلاح شده با هیدرو کلریک اسید مشاهده شد

با افزایش غلظت اولیه یون کروم، درصد حذف کاهش یافت و برای گل اصلاح شده با نیتریک اسید مشاهده شد درصد حذف با افزایش غلظت اولیه یون کروم افزایش یافت. همچنین زمان تعادل برای هر دو نمونه اصلاح شده ،۳۰ دقیقه به دست آمد.

در بررسی مدل نفوذ درون ذره ای  برای گل قرمز اصلاح شده با هیدروکلریک اسید  و نیتریک اسید ،نتایج نشان داد  مدل نفوذ درون ذره ای پدیده غالب در کنترل جاذب می باشد  همجنین به منظور تعیین ثابت سرعت فرآیند جذب ،داده های آزمایشگاهی با مدل های سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم مقایسه

شد و مشاهده شد جذب کروم توسط جاذب گل سرخ اصلاح شده با هیدرو کلریک اسید ،از سینتیک شبه درجه دوم  و همچنین گل قرمز اصلاح شده با نیتریک اسید از مدل سینتیکی شبه درجه اول پیروی می کند.

 همچنین نتایج حاصل از محاسبه پارامتر های ترمودینامیکی  نشان داد واکنش جذب  گرما گیر است و همچنین با افزایش بی نظمی در طی واکنش همراه است اما مقادیر مثبت انرژی آزاد گیبس نشان دهنده غیر خود به خودی بودن واکنش است. ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ  برای هر نوع گل اصلاح شده بررسی شد که نشان دهنده پیروی هر دو نمونه از این ایزوترم ها بود. همچنین جهت بررسی ویژگی های جاذب آنالیزها‏FTIR ‏ ،‏BET‏ ،‏XRD‏،SEM‏ بر روی گل قرمز خام و ‏اصلاح شده با هیدروکلریک اسید و نیتریک اسید انجام شد که نتایج  آن  در ادامه توضیح داده خواهد شد.

کلمات کلیدی:کروم شش ظرفیتی،جذب سطحی،گل قرمز