دانلود پایان نامه درباره فاضلاب های صنعتی و بهینه سازی


Widget not in any sidebars

معادلات سینتیکی فرم غیر خطی فرم خطی
شبه مرتبه اول
شبه مرتبه دوم

نتایج و بحث
3-1 حذف یون‌های فلزات سنگین سرب، جیوه، کادمیوم و نقره از محلولهای آبی با استفاده از نانوذرات مگهمایت اصلاح شده
3-1-1- مقدمه
در سال‌های اخیر حضور فلزات سنگین سمی در فاضلاب های صنعتی بسیار با اهمیت شده است. فلزات به عنوان آلاینده در فاضلاب های آبی بسیاری از کارخانه ها موجود می باشد. از این رو توسعه روشهای کاربردی برای حذف فلزات سنگین از نمونه های محیطی و بیولوژیکی اهمیت بسزایی دارد. جذب فلزات سنگین از محلول‌‌های آبی توسط جاذب های سنتزی، به طور گسترده ای برای کاهش غلظت آنها از محلولهای آبی استفاده می شود [94,93]. این جاذب‌ها، معمولا توسط اتصال ملکولهای آلی و معدنی به سطح آنها اصلاح می‌گردند. مواد عامل دار شده حاصل می توانند به طور مؤثری برای حذف یون‌های فلزات سمی مورد استفاده قرار گیرند. اخیرا مواد نانو به دلیل ابعاد کوچکی که دارند، و همچنین به دلیل خواص ویژه آنها، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند[95]. نسبت سطح به حجم زیاد و سطح فعال گسترده مواد نانو، آنها را قادر می سازد که پتانسیل کاربردها ی گوناگون را داشته باشند. در این پروژه نانوذرات مگهمایت (MNPs) توسط یک روش جدید با لیگاند مرکاپتو اتیل آمین اصلاح گردید و نانوذرات اصلاح شده در فرایند ناپیوسته برای حذف یون‌های فلزی سرب(II)، کادمیوم(ІІ)،جیوه(ІІ) و نقره(І) از نمونه های محیطی مورد استفاده قرار گرفت.
3-1-2- مطالعات جذب سطحی فلزات
انجام مطالعات جذبی با افزودن mL0/20از محلول یون‌های فلزی با غلظتهای مختلف، 02/،03/0 و 04/0 گرم از نانو ذرهMAMNPs ، در یک بشر mL 0/25 انجام گرفت. pH محلول یون‌های فلزی و جاذب، به طور جداگانه، توسط محلولهای 1/0مولار HCl وNaOH بر روی 5/5 و 0/8 تنظیم شد. پس از مخلوط کردن محلولها و جاذب، این محلولها به مدت 0/60 دقیقه به هم زده شدند یون فلزات به سرعت جذب نانو ذرات MAMNPsمی شوند. سپس نانوذراتی که فلز بر روی آنها جذب سطحی شده است، توسط یک آهن ربا از محلول جدا شدند. مشاهده گردید غلظت یون‌ فلزات با گذشت زمان به واسطه جذب بر روی نانو ذرات کاهش مییابند. مطالعات واجذب برای جداکردن یون‌های فلزی از روی نانو ذرات با به کار بردن mL0/4 مخلوط استونیتریل – اسید نیتریک 05/0 مولار (نسبت حجمی 1 به 1) انجام شد. بعد از جداسازی برای اندازهگیری غلظت یون‌های فلزی در محلول واجذب شده، و محلولهای شاهد که به همین روش تهیه شده و فقط فاقد فلز بودند، از اندازهگیری جذب در طول موج جذبی 217، 8/288، 7/253،1/328 نانو متر به ترتیب برای سرب، کادمیوم، جیوه، و نقره استفاده گردید.
3-1-3- بررسی اثر متغیرها و بهینه سازی شرایط آزمایش
3-1-3-1- بررسی اثر pH
به منظور بررسی اثر pH محلول بر روی جذب سطحی یون فلزات، pH محلول در محدوده 0/3-0/9در شرایط یکسان برای یکسری محلول حاوی یون‌های سرب، جیوه، کادمیوم و نقره (01/0گرم جاذب، 0/60 دقیقه زمان، 0/20 میلی لیتر محلول mg L-10/20 از هر یون فلزی( تغییر داده شد. نتایج بدست آمده در شکل (3-1-2) نمایش داده شده است. همانطور که شکل نشان می دهد. وابستگی جذب به pH، ممکن است به تغییرات سطح جاذب با تغییرات pH مرتبط باشد. با توجه به این موضوع که pHPZC نانو ذره مورد استفاده حدود 6/4 می‌باشد که طریقه‌ی محاسبه آن درادامه توضیح داده خواهدشد[96]، می‌توان گفت که کمتر از این pH ، سطح نانو ذره مثبت است و بالاتر از این pH ،سطح نانو ذره منفی است و از آنجاییکه آنالیت‌های مورد بررسی کاتیون هستند، بیشترین جذب را در pH های بالاتر از 6/4 مشاهده خواهیم کرد به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی که بین بارهای مثبت فلز و بارهای منفی جاذب وجود دارد و کمترین جذب را در pH های کمتر از 6/4، به دلیل نیروی دافعه‌ای که بین بارهای مثبت فلز و جاذب بوجود می‌آید، مشاهده خواهیم کرد و یک دلیل دیگر هم میتوان گفت که در pH های کمتر از 6/4 بین یون‌های فلزی وپروتون‌هایی که در محلول وجود دارند برای نشستن روی جاذب یک رقابت به وجود می‌آید و به همین دلیل جذب یون فلزات کاهش پیدا می کند.
باتوجه به اینکه در pH پایین تر از 0/3 نانو ذره مگنتایت حل می‌شود بنابرین pH پایین تر از 0/3 مورد بررسی قرار نگرفت.
شکل عمده یون های فلزی کادمیوم و نقره در pHهای بالاتر از 0/9 به شکل 2M(OH) می‌باشد و در pHهای کمتر از 0/9شکل عمده‌ی یون فلزی در آب به صورت +2M و +M(OH) است. برای یون های فلزی سرب و جیوه نیز در pH های بالاتر از 6 این یون‌ها به شکل 2M(OH)، و در pHهای کمتر از 0/6 گونه برتر یون فلزی در آب به صورت +2M و +M(OH) است . یون فلزات هنگام حل شدن در آب، آبپوشیده می‌شوند و در یک pH خاص که برای هر فلزی مخصوص همان فلز است هر شش عدد لیگاندی که اطراف یون فلزی قرار دارد مولکول‌های آب است و در واقع بار کل ترکیب مثبت است ولی با تغییر pH به ترتیب مولکول‌های هیدروکسیل جایگزین مولکول‌های آب شده و بارکل ترکیب رفته رفته منفی می‌شود و جذب کاهش پیدامی‌کند در pH های قلیایی، یون فلزات بصورت هیدروکسید رسوب می‌کنند. فرایند مورد بررسی برای جذب فلزات به شرح زیر است]97: [

مکانیسم ارائه شده برای جذب جیوه(II) توسط جاذب به صورت زیر می‌باشد:
(3-1)