20273

۲۰۲۷۳

سنتز نانوماده زئوليتي اصلاح شده بوسيله گروه هاي عاملي آميني و بررسي كاربرد آن در رنگبري پساب هاي رنگي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - ترموديناميك - سينتيك و طراحي راكتور

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۲/۱۱

دكتر فيضي

دكتر نيازمحمد محمودي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پروژه روي عمليات جذب سطحي- به عنوان فرايند تصفيه پساب رنگي و سازگار با محيط زيست - دو رنگزاي آلي آنيوني قرمز مستقيم 80 (DR80) و اسيدي آبي 92 (AB92) روي جاذب زئوليت از نوع سوداليت مطالعه شده است. زئوليت ها آلومينا سيليكات هاي بسيار متخلخلي با ساختارهاي حفره اي و بلورين مختلف هستند. اين ساختار منحصر به فرد زئوليت ها، آنها را براي كاربرد هاي مختلفي به عنوان كاتاليزور، مواد تبادل يوني و جاذب، مهيا كرده است. چون زئوليت ها داراي بار سطحي منفي هستند، لذا براي افزايش زدايش آلاينده هاي آنيوني، سطح ذرات زئوليت بوسيله گروه هاي عاملي آميني نوع چهارم ماده ستيل تري متيل آمونيوم برميد (CTAB) اصلاح سطح شده است. مطالعات رنگ بري با زئوليت اصلاح شده بوسيله آزمايشات ناپيوسته جذبي انجام گرفت. تاثير پارامترهاي مهم و مختلف مانند pH، ميزان جاذب مصرفي و غلظت ابتدايي رنگ در اين پروژه مورد بررسي قرار گرفت. نشان داده شد كه ظرفيت جذب بالايي براي هر دو آلاينده در pH پايين تر وجود دارد. بيشترين در صد حذف رنگ هاي DR80 و AB92 به ترتيب در شرايط معمولي برابر 93% و 72% بود. افزايش در مقدار جاذب و كاهش pH موجب افزايش رنگ بري و افزايش غلظت رنگ، موجب كاهش آن در فرآيند است. آناليز هاي FT-IR، SEM،XRD،TEM و پتانسيل زتا به صورت متراكم براي زئوليت خام و اصلاح شده آن انجام شد كه نشان از پتانسيل آنها براي جذب رنگ هاي DR80 و AB92 دارند. موقعيت پيك از آناليز XRD وجود سورفكتانت را روي سطح خارجي زئوليت تاييد مي كند. آناليزهاي پتانسيل زتا تشكيل بار منفي و كاتيونهاي CTAB را به ترتيب روي سطح زئوليت و اصلاح شده آن اثبات مي كند. آناليز FT-IR وجود گروه هاي عاملي مختلفي را مانند سيليكا و آلومينا روي سطح خارجي زئوليت نشان ميدهد. مدل هاي ايزوترمي لانگموير، فرندليچ و تمپكين براي داده هاي آزمايشگاهي بدست آمده، آزموده شد. مشخص شد كه داده هاي تجربي هم پوشاني خوبي با مدل ايزوترم لانگموير دارد و اين دليل بر آن است كه جذب سطحي در سايت هاي محدود و مخصوصي روي سطح جاذب اتفاق مي افتد. مدل هاي سينتيكي شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و نفوذ درون ذره اي براي ارزيابي ساز و كار جذب سطحي، استفاده شد. مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم براي جذب هر دو رنگ روي زئوليت اصلاح شده هم خواني خوبي داشت. نتايج نشان داد كه زئوليت اصلاح شده مي تواند به عنوان يك جاذب با ظرفيت جذب بالا پيشنهادي مناسب به جاي كربن فعال به علت قيمت ارزان و بسيار فراواني آن در طبيعت براي رنگ بري رنگزاهاي آنيوني از محلول هاي آبي رنگي باشد.

1398/01/19

Synthesis of Modified Zeolite Nanomaterial with Amine Functional Groups and its Application in Removal of Dye from Wastewater

4/8/2019 12:00:00 AM

In this research, on the adsorption - As the process of colored wastewater treatment and environmentally friendly - of two anionic organic dyes direct red 80 (DR80) and acid blue 92 (AB92) on sodalite type of zeolite adsorbent was studied. Zeolites are very porous alumina silicates with different cavity and crystalline structures. This unique structure of zeolites has provided them for various applications as catalysts, ion exchange materials and adsorbents. Since zeolites have a negative surface charge, the surface of zeolite particles are modified by amine functional groups of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) to increase the removal of anionic contaminants. Decolorization studies with modified zeolite were performed by discontinuous adsorption experiments. The effect of different and important parameters such as pH, consuming absorbance and initial concentration of dye were studied. It has been shown that there is a high absorption capacity for both pollutants at lower pH. The highest percentage of removal of DR80 and AB92 dyes in normal conditions was 93% and 72% , respectively. Increasing the amount of adsorbent dosage and reducing the pH will increase the decolorization and increasing in the dye concentration resulting to reducing it in the process. FT-IR, SEM, XRD, TEM and Zeta potential analysis for raw and modified zeolite was demonstrated, which indicates their potential for absorbing the DR80 and AB92 dyes. The peak position of the XRD analysis confirms the presence of surfactant on the outer surface of zeolite. Zeta potential analyzes prove the formation of negative charge and CTAB cations on the surface of zeolite and its modified, respectively. FT-IR analysis shows the existence of various functional groups such as silica and alumina on the outer surface of zeolite. Langmuir, Freundlich, and Tempkin isotherm models for experimental data were tested. It was found that experimental data have a good overlap with the Langmuir isotherm model, which suggests that adsorption occurs in limited and special sites on the adsorbent surface. pseudo-first order, pseudo-second order and intraparticle penetration kinetic models were used to evaluate the adsorption mechanism.The pseudo-second order kinetic model was well matched for absorbing both dyes on modified zeolite. The results showed that modified zeolite can be a suitable adsorbent with high adsorption capacity rather than activated carbon due to its cheap price and very abundant in nature in order to removal anionic dyes from aqueous solutions.