15091

15091

بهينه سازي شرايط حذف آبي متيلن و يون هاي جيوه، سرب، كادميوم، نيكل و مس از نمونه‌هاي زيست ‌محيطي با استفاده از امواج فراصوت و جاذب گرافن اكسيد اصلاح‌شده با گروه هاي آميني

كارشناسي ارشد

تجزيه

آذرماه 1394

آذرماه 1394

دكتر روح‌اله زارع دورابي

دكتر آزاده تجردي

شيمي

چكيده در اين كار تحقيقاتي تلاش شده است با توجه به پيشرفت انواع صنايع و كارخانه‌ها و به‌تبع آنافزايش روزافزون توليد فلزات سنگين و رنگ‌ها و ورود آن‌ها به محيط‌زيستبه‌عنوانمتداول‌ترين مصاديق آلاينده‌هاياكوسيستم‌هاي آبي و خاكي و تأثيرات سوء و خطرناك آن‌ها بر كيفيت محصولات كشاورزي، سلامت آبزيان و انسان‌ها با روش استخراج فاز جامد و با استفاده از جاذب‌هاي سنتزي بر پايه كربن و فرآيند جذب اين آلاينده‌ها بر جاذب‌هاي سنتز شده از ورودشان به محيط‌زيست تا حد امكان جلوگيري شود. در كار تحقيقاتي اول، براي حذف رنگ آبي متيلن از جاذب گرافن اكسيد اصلاح‌شده با گروه‌هاي 2-پيريدين تيوسمي كاربازون استفاده شد. براي انجام اين فرآيند از برنامه طراحي آزمايش كمك گرفته شد؛ و طي آن شرايط بهينه زير به دست آمد: در فرآيند جذب رنگ آبي متيلن: 7pH=، زمان 4 دقيقه، غلظت اوليه محلول رنگ 40 ميلي‌گرم بر ليتر و مقدار جاذب 10 ميلي‌گرم. درنهايت بيشينه ظرفيت جاذب براي رنگ آبي متيلن 712 ميلي‌گرم بر گرم به دست آمد كه البته در مقايسه با جاذب‌هاي مشابه بازده جذب به‌مراتب بالاتر و زمان تماس بسيار كمتري را نشان مي‌دهد. در كار تحقيقاتي دوم براي حذف يون¬هاي جيوه نيز از جاذب گرافن اكسيد اصلاح‌شده با گروه‌هاي 2-پيريدين تيوسمي كاربازون استفاده شد. همچنين براي انجام اين كار تحقيقاتي از برنامه طراحي آزمايش بهره گرفته شد؛ و طي آن شرايط بهينه زير به دست آمد: در فرآيند جذب يون جيوه: 5pH=، زمان 3 دقيقه، غلظت اوليه محلول حاوي جيوه 20 ميلي‌گرم بر ليتر و مقدار جاذب 6 ميلي‌گرم. بيشينه ظرفيت جذب براي يون هاي جيوه 520 ميلي گرم بر گرم بدست آمد كه علاوه بر اين ميزان بالاي ظرفيت جذب، نكته قابل توجه ديگر اين فرآيند زمان تماس بسيار كوتاه آن نسبت به مقالات و مطالعات گذشته است. مطالعات سينتيكي و هم¬دما¬هاي جذب سطحي انجام‌شده در اين كار تحقيقاتي نشان مي‌دهد كه فرآيند جذب رنگ آبي متيلن و يون جيوه شبه مرتبه دوم است و از مدل هم¬دماي لانگموير تبعيت مي‌كند. در كار تحقيقاتي سوم، از جاذب گرافن اكسيد عامل دار شده با ليگاندهاي دي پيريديل آمينبراي حذف همزمان فلزات سنگين سرب، كادميوم، نيكل و مس استفاده گرديد، براي انجام اين فرآيند از روش كمومتريكس و طراحي آزمايش به‌منظور تعيين تعداد و چگونگي انجام آزمايش‌ها و محاسبه دقيق‌تر شرايط بهينه جذب بهره گرفته شد. براي افزايش كارايي اين جاذب در فرآيند جذب همزمان فلزات موردنظر يك حالت بهينه ميانگين به دست آمد كه در آن جاذب بيشترين ميزان ظرفيت جذب را براي حذف همزمان فلزات سنگين دارد كه به شرح زير است: 5pH=، زمان تماس: 2 دقيقه،غلظت اوليه محلول حاوي فلزات مذكور: از هركدام 20 ميلي‌گرم بر ليتر به‌صورت همزمانو مقدار جاذب 8 ميلي‌گرم. بيشترين ظرفيت جذب اين جاذب در فرآيند همزمان جذب 4 فلز سنگين سرب، كادميوم، نيكل و مس به ترتيب عبارت‌ بود از: 360، 253، 169 و 347ميلي‌گرم بر گرم. بعد از بررسي‌هاي سينتيكي و محاسبه روابط و معادلات مربوطهو رسم نمودارهايسينتيكي و هم¬دماها مشخص شد فرآيند جذب همزمان اين فلزات از نوع شبه مرتبه دوم است و از مدل هم¬دماي لانگموير تبعيت مي‌كند. لازم به ذكر است كه براي هرسه كار تحقيقاتي، فرآيند همگن‌سازي و هم زدن محلول حاوي آناليت و جاذب به كمك حمام تحت امواج فراصوتانجام‌گرفته است. واژه‌هاي كليدي:استخراج فاز جامد، امواج فراصوت، جذب همزمان فلزات سنگين، جذب رنگ آبي متيلن و جيوه، طراحي آزمايش