شماره ركورد
31778
پديد آورنده
مهسا تجدد
عنوان
سنتز و مشخصهيابي جاذب كامپوزيت هيدروژل زانتان-بيوچار براي حذف آمونيوم از محيط آبي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران- محيط زيست
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1403/7/2
استاد راهنما
دكتر مجيد حسينزاده
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
آلودگي آمونيوم در منابع آبي مشكلات زيستمحيطي قابل توجهي به دليل تأثير آن بر حيات آبزيان و كيفيت آب ايجاد ميكند. اين پژوهش به بررسي ظرفيت جذب بيوچار باگاس نيشكر و هيدروژل سنتز شده از زانتانگام و كامپوزيت اين دو جاذب براي حذف آمونيوم از محيطهاي آبي ميپردازد. هدف اصلي اين مطالعه، بررسي تأثير شرايط مختلف محيطي (شامل مدت زمان تماس، pH، دوز جاذب و غلظت اوليه آمونيوم) بر ظرفيت جذب و كارايي جاذب كامپوزيت هيدروژل زانتان-بيوچار و ارزيابي ويژگيهاي ساختاري و عملكردي آن بوده است. به منظور بررسي خصوصيات سطحي و ساختاري جاذبهاي سنتز شده، از آناليزهاي مختلفي نظير BET، FESEM، EDS، Mapping و FTIR استفاده شد. آزمونهاي همدماي جذب لانگموير، فروندليچ و تمكين براي توصيف فرآيند جذب به كار گرفته شدند كه ايزوترم فروندليچ بهترين برازش را براي جاذب كامپوزيتي نشان داد. همچنين، سينتيك جذب با مدلهاي شبهدرجه اول، شبهدرجه دوم و مدل الوويچ مورد بررسي قرار گرفت. مطالعات سينتيكي نشان داد كه مدل شبهدرجهدوم به بهترين نحو فرآيند جذب آمونيوم روي بيوچار را توصيف ميكند. نتايج نشان داد كه بيشينه ظرفيت جذب آمونيوم توسط بيوچار، هيدروژل و كامپوزيت سنتزشده به ترتيب برابر با 981/7، 32/27 و 088/35 ميليگرم بر گرم بوده است. سنتز كامپوزيت هيدروژل-بيوچار، ظرفيت جذب بهتري در مقايسه با اجزاي جداگانه نشان داد و اثر همافزايي ساختار متخلخل بيوچار و خواص تورمي هيدروژل را به وضوح نشان داد؛ اين در حالي است كه آزمايشات جذذب توسط جاذب كامپوزيتي در شرايط بهينه بدست آمده از مراحل قبلي مرتبط به اجزاي جداگانه يعني غلظت اوليه ppm 50، 10=pH و زمان تماس 4 ساعت انجام شد. تحليل طيفسنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) نيز تعامل يونهاي آمونيوم با گروههاي عاملي موجود بر سطح جاذبها را تأييد كرد. عملكرد بهتر جاذب كامپوزيتي از نظر ظرفيت جذب نشاندهنده پتانسيل بالاي آن براي كاربردهاي بزرگ مقياس در فرايندهاي تصفيه آب است.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/10/09
عنوان به انگليسي
Synthesis and Characterization of Biochar- Xanthan Hydrogel Composite Adsorbent for Ammonium Removal from Aqueous Medium
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهسا تجدد
چكيده به لاتين
Ammonium pollution in water resources poses significant environmental problems due to its adverse effects on aquatic life and water quality. This study investigates the adsorption capacity of sugarcane bagasse biochar, xanthan gum-based hydrogel, and their composite for the removal of ammonium from aqueous medium. The primary objective of this study is to examine the influence of various environmental conditions (contact time, pH, adsorbent dosage, and initial concentration) on the adsorption capacity and efficiency of the xanthan-biochar hydrogel composite adsorbent and to evaluate its structural and functional properties. To investigate the surface and structural characteristics of the synthesized adsorbents, various analyses such as BET, FESEM, EDS, Mapping, and FTIR were employed. Langmuir, Freundlich, and Temkin adsorption isotherms were used to describe the adsorption process, with the Freundlich isotherm providing the best fit for the composite adsorbent. Additionally, the adsorption kinetics were investigated using pseudo-first-order, pseudo-second-order, and intra-particle diffusion models. Kinetic studies revealed that the pseudo-second-order model best describes the ammonium adsorption onto biochar. The results demonstrated that the maximum adsorption capacities of ammonium by biochar, hydrogel, and the synthesized composite were 7.981, 27.32, and 35.088 mg/g, respectively. The synthesis of the hydrogel-biochar composite exhibited a superior adsorption capacity compared to the individual components, clearly demonstrating the synergistic effect of the porous structure of biochar and the swelling properties of the hydrogel. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis confirmed the interaction of ammonium ions with functional groups present on the adsorbent surface. The superior performance of the composite adsorbent in terms of adsorption capacity indicates its high potential for large-scale applications in water treatment processes.
كليدواژه هاي فارسي
آمونيوم , جذب سطحي , بيوچار , هيدروژل , كامپوزيت
كليدواژه هاي لاتين
Ammonium , Adsorption , Biochar , Hydrogel , Composite
Author
Mahsa Tajaddod
SuperVisor
Dr. Majid Hossein Zadeh