27676

بررسي امكان اصلاح سطح سبكدانه هاي رسي منبسط ليكا به منظور ارتقا عملكرد در جذب سطحي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- صنايع شيميايي معدني

1398

1401/5/2

رضا نوروزبيگي

الميرا ولايي

دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز

هدف اصلي اين پژوهش اصلاح سطح جاذب ليكا با استفاده از عوامل اسيدي، بازي و انتخاب شرايط بهينه اصلاح سطح به منظور ارتقاء عملكرد آن در حذف سه آلاينده مالاشيت سبز، متيلن آبي و پاراكوات از محلول آبي بوده است . بدين منظور بعد از انجام پيش¬تست¬هاي مختلف و مشخص كردن سطوح مختلف غلظت¬هاي اسيد و باز، جهت تعيين جاذب بهينه، آزمايش¬هاي مربوط به حذف هر سه آلاينده در شرايط مشخص صورت گرفت. از بين 15 جاذب اصلاح شده، جاذبي كه داراي بالاترين راندمان حذف بود (براي مالاشيت سبز ليكاي اصلاح شده با پتاسيم هيدروكسيد (M5/3) و براي متيلن آبي و پاراكوات ليكاي اصلاح شده با اسيد سولفوريك (M5/1) - پتاسيم هيدروكسيد (M 5/3)) به عنوان جاذب بهينه انتخاب گرديد. سپس به منظور بررسي خواص ساختاري و مورفولوژي سطح جاذب ليكا و ليكاي اصلاح شده، آناليز¬هاي BET ،، XRD، XRF و FE-SEM و پتانسيل زتا مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين تأثير پارامتر¬هاي مختلف نظير مقدارجاذب، مدت زمان تماس، pH محلول، غلظت اوليه آلاينده، نمك و دما بر عملكرد جاذب-هاي اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفت. بررسي¬ نتايج نشان داد كه راندمان حذف آلاينده¬ها با افزايش مقدار جاذب و زمان تماس افزايش يافته، در حالي كه با افزايش غلظت اوليه آلاينده¬ها و نمك كاهش مي¬يابد. به منظور بررسي هم دماي جذب سه آلاينده، نتايج داده¬هاي آزمايشگاهي با هم دما¬هاي لانگموير، فرندليج و تمكين برازش شد و طبق نتايج بدست آمده براي هر سه آلاينده، هم دماي لانگموير تطابق بهتري با داده¬هاي آزمايشگاهي داشت. حداكثر ظرفيت جذب بدست آمده ازهم¬دماي لانگموير براي مالاشيت سبز و متيلن آبي و پاراكوات توسط جاذب ليكا به ترتيبmg.g-170/14 ، mg.g-110/9 و mg.g-112/6 و براي ليكاي اصلاح شده به ترتيب mg.g-1 91/42، mg.g-1 74/31 وmg.g-1 23/21 مي¬باشند. مقايسه داده¬هاي آزمايشگاهي با سينتيك شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ درون ذره اي نشان داد كه سينتيك درجه دوم براي هر سه آلاينده تطابق بيشتري داشت. نتايج بررسي تأثير دما بر جذب آلاينده¬ها نشان داد كه با افزايش دما راندمان حذف مالاشيت سبز و متيلن آبي افزايش يافته، در حالي كه راندمان حذف پاراكوات كاهش يافته است. بررسي پارامتر¬هاي ترموديناميكي نيز نشان داد كه جذب رنگ¬هاي كاتيوني مالاشيت سبز و متيلن آبي بر روي جاذب¬هاي اصلاح شده گرماگير و جذب سطحي پاراكوات فرايندي گرمازا بوده است. بررسي نتايج جذب رقابتي بين متيلن آبي و پاراكوات تائيد كرد كه حضور متيلن آبي منجر به كاهش ظرفيت جذب پاراكوات به مقدار 75/26 % شده است كه اين ميزان كاهش براي رنگ متيلن آبي در حضور پاراكوات 67/5% بوده است.

1401/10/18

Investigating of Leca (light weight expanded clay Aggregates) surface modification of in order to adsorption improvement

7/24/2023 12:00:00 AM

The main purpose of this research was to modify the surface of Leca absorbent by using acidic and alkaline agents and choosing the optimal conditions for surface modification in order to improve its performance in removing three pollutants, malachite green, methylene blue and paraquat from aqueous solution. For this purpose, after performing various pre-tests and specifying different levels of acid and base concentrations, in order to determine the optimal absorbent, tests related to the removal of all three pollutants were carried out under specific conditions. Among the 15 modified adsorbents, the adsorbent with the highest removal efficiency (for malachite green leca modified with potassium hydroxide (3.5M) and for methylene blue and paraquat leca modified with sulfuric acid (1.5M) - potassium hydroxide ( (3.5M)) was chosen as the optimal absorber. Then, in order to investigate the structural properties and morphology of the Leca absorbent surface and modified Leca, BET, XRD, XRF and FE-SEM analyzes and zeta potential have been investigated. Also, the effect of different parameters such as amount of adsorbent, contact time, solution pH, initial concentration of pollutant, salt and temperature on the performance of modified adsorbents was studied. Examining the results showed that the removal efficiency of pollutants increased with increasing amount of adsorbent and contact time, while it decreased with increasing initial concentration of pollutants and salt. In order to check the absorption temperature of the three pollutants, the results of the laboratory data were fitted with Langmuir, Friendlich and Temkin isotherms and according to the results obtained for all three pollutants, the Langmuir isotherm was in better agreement with the laboratory data. The maximum adsorption capacity obtained from the Langmuir isotherm for malachite green, methylene blue and paraquat by Leca adsorbent is 14.17 mg.g-1, 9.10 mg.g-1, and 6.12 mg.g-1 for modified Leca The order of is 42/91 mg.g-1, mg.g-1 31/74 mg.g-1 and 23/21 mg.g-1. Comparison of laboratory data with pseudo-first-order kinetics, pseudo-second-order kinetics and intraparticle penetration showed that second-order kinetics was more consistent for all three pollutants. The results of investigating the effect of temperature on the absorption of pollutants showed that with the increase in temperature, the removal efficiency of malachite green and methylene blue increased, while the removal efficiency of paraquat decreased. The study of thermodynamic parameters also showed that the adsorption of cationic dyes malachite green and methylene blue on modified heat absorbing absorbents and surface adsorption of paraquat was an exothermic process. Examining the results of competitive absorption between methylene blue and paraquat confirmed that the presence of methylene blue has led to a decrease in the absorption capacity of paraquat by 26.75%, which is 5.67% for methylene blue dye in the presence of paraquat.

ليكا , جذب سطحي , اصلاح اسيدي- بازي , مالاشيت سبز , متيلن آبي

LECA , adsorption , acid-base modification , Malachite green , methylene blue

Fariba Pishdadi

Dr. Norooz beigi