شماره ركورد
28310
پديد آورنده
پرسا رستمي
عنوان
مطالعه تجربي و مدلسازي حذف يون هاي فلزي سرب از پسماند كارخانه صنعتي با استفاده از جاذب هاي پليمري ميكروحفره
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي- طراحي فرايند
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1401/11/12
استاد راهنما
احد قائمي
دانشكده
دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
در اين تحقيق، پليمر هايپركراس¬لينك شده برپايه مونومر پارازايلين (HCP) از طريق واكنش فريدل-كرافت سنتز شد و با هدف افزايش قابليت جذب كاتيون¬هاي سرب، كادميوم، نيكل و مس، پليمر هايپركراس¬لينك شده حاصل از طريق ادغام گروه كربوكسيليك اسيد به ساختار پليمر اصلاح شد. بر اساس تجزيه و تحليل نتايج آناليز جذب و دفع نيتروژن، جاذب HCP وجاذب HCP اصلاح شده كربوكسيلي به ترتيب، مساحت سطح(m2/g) 73/237 و (m2/g)43/133 وحجم ميكرو حفرات (cm3/g) 074/0 و (cm3/g)113/0 را ارائه مي دهند. آزمايش¬هاي جذب كاتيون¬هاي فلزي يادشده در يك سيستم ناپيوسته در مقياس آزمايشگاهي در بازه¬ي دمايي بين K 298 تا K 338 ، محدوده pH از 4 تا 10 و غلظت اوليهmg/l 20 تاmg/l 100 انجام شد. مدلسازي فرايند ذكرشده به روش مكعب مركزي سطح پاسخ انجام شد و جهت درك بهتر پارمترهاي موثر بر ظرفيت جذب جاذب¬ها سطوح سه بعدي ارائه گرديدند، همچنين جهت دستيابي به بيشترين مقدار گزينش پذيري در جذب انتخابي يون سرب از مخلوط كاتيون¬ها، بهينه سازي فرايند جذب سطحي انجام شد و مقادير بهينه ظرفيت جذب سرب، كادميوم، نيكل و مس در دماي C◦ 35 ، pH برابر با 5.5 و غلظت اوليهmg/l 89/84 به ترتيب برابر باmg/g 60/103، mg/g 90/30، mg/g 71/8، mg/g 36/74 براي جاذب HCP مبتني بر پارازايلين و همچنين مقادير بهينه ظرفيت جذب سرب، كادميوم، نيكل و مس در دماي C◦ 35 ، pH برابر با 5.5 و غلظت اوليهmg/l 100به ترتيب برابر باmg/g 81/133، mg/g 16/17 ، mg/g 31/6، mg/g 37/91 براي جاذب HCP اصلاح¬شده يا گروه كربوكسيل حاصل شد. مدلسازي ايزوترمي فرايند جذب سطحي از طريق برازش دادههاي جذب تجربي بر روي مدلهاي نظري انجام شد، مدل ايزوترم هيل بهعنوان بهترين مدل براي توصيف فرآيند جذب سطحي كاتيون¬هاي فلزي بهدست آمد، به علاوه مدلسازي ترموديناميكي جذب سطحي مورد ارزيابي قرار گرفت و مقادير آنتالپي، آنتروپي و انرژي آزاد گيبس فرآيند جذب سطجي كاتيون¬هاي يادشده محاسبه و گزارش شد. در نهايت، فرايند احياي جاذب¬ها از طريق اسيدشويي و كاهش نامحسوس ظرفيت جذب جاذب¬ها پي از ده سيكل جذب و دفع مورد بررسي قرار گرفت.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/03/06
عنوان به انگليسي
Experimental study and modeling of lead heavy metal ions removal from industrial waste using microporous polymeric adsorbent
تاريخ بهره برداري
2/1/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
پرسا رستمي
چكيده به لاتين
In this work, Hyper-cross-linked polymeric adsorbent (HCP) was synthesized based on para- Xylene monomer through Friedel-Crafts reaction. To enhance the lead, cadmium, nickel, and copper metal ions adsorption capability of HCP adsorbent, the resulting HCP adsorbent was functionalized through carboxylic acid incorporation to HCP adsorbent skeleton. The samples’ structure and morphology were evaluated by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), Energy Dispersive X-Ray spectroscopy (EDS), and Brunauer Emmett Teller (BET) analysis. Based on BET analysis result, the HCP and the carboxylic acid modified HCP provide 237.73 (m2.g-1) and 133.43 (m2.g-1) surface area and 0.074 (cm3.g-1) and 0.113 (cm3.g-1), respectively. The mentioned heavy metal ions adsorption experiments were conducted in a laboratory scale batch system and operational condition including temperature from 298 K to 338 K, solution pH value from 4 to 10, and solution initial concentration from 20 mg/l to 100 mg/l were considered. The adsorption system modelling was carried out by using central composite design approach of response surface methodology and aimed to investigate the adsorption capacity dependency to operational condition, three dimensional surfaces were illustrated. In addition, to achieve the maximum lead ion adsorption from the solution, the adsorption process optimization was conducted. The optimum adsorption capacity of HCP adsorbent at temperature of 35 ◦C, pH of 5.5, and initial concentration of 84.89 mg/l were obtained 103.60 mg/g, 30.909 mg/g, 8.714 mg/g, and 74.36 mg/g for lead, cadmium, nickel, and copper ions, respectively, also The optimum adsorption capacity of carboxylic acid modified HCP adsorbent at temperature of 35 ◦C, pH of 5.5, and initial concentration of 100 mg/l were obtained 133.81 mg/g, 17.16 mg/g, 6.30 mg/g, and 91.37mg/g for lead, cadmium, nickel, and copper ions, respectively. Isotherm modelling of adsorption process was done, and the HILL isotherm model was obtained as the best model which can correlate the equilibrium concentration of metal ions to equilibrium adsorption capacity, additionally the process thermodynamic was investigated and thermodynamic parameters including the Enthalpy, entropy, Gibss free energy values were reported. Finally, adsorbent regeneration experiments were carried out through washing the adsorbent by hydrochloric acid and minor loses in adsorption capacity of samples were yielded after ten adsorption- desorption cycles.
كليدواژه هاي فارسي
پليمر هايپر كراس لينك , جذب سطحي , فلز سنگين , اصلاح كربوكسيليك اسيدي , گزينش پذيري , ترموديناميك جذب سطحي , مدلسازي ايزوترمي جذب سطحي
كليدواژه هاي لاتين
Hyper crosslinked polymer , adsorption , heavy metal , Carboxylic acid functionalization , selectivity , Adsorption thermodynamic , Adsorption isotherm modeling
Author
Paarsa Rostami
SuperVisor
Dr. Ahad Ghaemi