شماره ركورد
33603
پديد آورنده
اميرمحمد نقي زاده
عنوان
بررسي تاثير بنتونيت طبيعي و فعال شده در كامپويت كيتوسان/بنتونيت بر جذب آلاينده نيكل از پساب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران گرايش مديريت منابع آب
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/5/7
استاد راهنما
دكتر مجيد حسين زاده
استاد مشاور
دكتر حميدرضا رضايي
دانشكده
عمران
چكيده
در چند سال اخير آلايندههاي صنعتي در محيطهاي آبي به دليل تهديداتي كه براي سلامت انسان و اكوسيستم ايجاد ميكنند، مورد توجه قرار گرفتهاند. بنابراين توسعه و بهكارگيري روشهاي كارآمد جهت تصفيه فاضلابهاي آلوده به فلزات سنگين، بهعنوان يكي از منابع اصلي ورود اين آلايندهها به محيطهاي آبي از اهميت ويژهاي برخوردار است. در همين راستا، در اين تحقيق كارايي يك جاذب كامپوزيت حاوي كيتوسان و بنتونيت فعالشده در حذف يون نيكل از فاضلاب مصنوعي مورد بررسي قرار گرفته است.
مهرههاي كيتوسان، كامپوزيت كيتوسان/بنتونيت و كامپوزيت كيتوسان/بنتونيت فعال شده با اسيد كلردريك با اندازه حدود mm2 از نظر استحكام ظاهري، الگوي پراش اشعه ايكس، ريزساختار با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، سطح مخصوص و جذب نيكل در غلظتها و pHهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفتند و سپس ايزوترمهاي جذب براي مهره كيتوسان و كامپوزيت كيتوسان/بنتوينت بررسي شد، ترموديناميك جذب و سينتيك جذب براي مهرههاي كامپوزيتي كيتوسان/بنتوينت فعالشده اسيدي بررسي شد. نتايج جذب يون نيكل نشان داد كه كامپوزيت كيتوسان/بنتونيت فعال شده اسيدي با نسبت وزني دو كه به روش ريختن سوسپانسيون بنتونيت در محلول كيتوسان تهيه شده بودند درصد جذب %93.7 و ظرفيت جذب تعادلي mg/g18.72 داشتند كه نسبت به مهرههاي كيتوسان به ترتيب 14.3% و %17 افزايش داشته است. فعالسازي بنتونيت با اسيد كلريدريك و همچنين ورود كيتوسان مابين سه لايهايها موجب افزايش فاصله صفحات (001) مونتموريلونيت ميگردد و درصد تخلخل و سطح مخصوص مهرههاي كامپوزيتي را نسبت به مهرههاي كيتوسان %80.3 افزايش مييابد. اندازه متوسط حفرات كامپوزيت حدود nm31 و در محدوده مواد مزوتخلخل است. در تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي ذرات مهرههاي كامپوزيتي داراي جذب نيكل سطوح صاف را نشان دادند كه جذب نيكل با آناليز نقشهاي عناصر نيز بررسي شد. از مابين مدلهاي مختلف جذب لانگموير، فرندوليچ و تمكين، مدل فرندوليچ بيشترين تطابق را با نتايج تجربي مهرههاي كامپوزيتي داشت و ثابت فرندوليچ kf نسبت به مهره كيتوسان حدود %177 افزايش داشت و qm مهره كامپوزيتي برابر mg/g52.63 و qe تجربي برابر mg/g18.72 بود. از روي مدل سينتيكي شبه درجه دوم ثابت واكنش جذب k2 برابر mgg-1min-110-4×17.6 و qe محاسباتي برابر mg/g20.79 به دست آمد. نتايج فوق نشان داد كه هدف پژوهش كه تهيه كامپوزيت كيتوسان/بنتونيت فعالشده اسيدي با عملكرد جذب بهتر از مهره كيتوسان بود محقق شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/06/05
عنوان به انگليسي
investigation of the natural and activated bentonite in chitosan/bentonitecompositeon nikel removal from wastewate
تاريخ بهره برداري
7/29/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرمحمد نقي زاده
چكيده به لاتين
threats they pose to human health and ecosystems. Accordingly, the development and application of efficient methods for the treatment of wastewater contaminated with heavy metals recognized as one of the main sources of these pollutants in aquatic systems are of critical importance. In this context, the present study investigates the efficiency of a composite adsorbent composed of chitosan and acid-activated bentonite for the removal of nickel ions from synthetic wastewater.
Chitosan beads, chitosan/bentonite composites, and hydrochloric acid-activated chitosan/bentonite composites with an approximate size of 2 mm were evaluated in terms of mechanical strength, X-ray diffraction (XRD) patterns, microstructure using scanning electron microscopy (SEM), specific surface area, and nickel adsorption under various concentrations and pH conditions. Adsorption isotherms were analyzed for both chitosan beads and the chitosan/bentonite composite. Additionally, adsorption thermodynamics and kinetics were examined for the acid-activated chitosan/bentonite composite beads.
The results revealed that the acid-activated chitosan/bentonite composite, prepared by dispersing bentonite suspension into a chitosan solution at a weight ratio of 2:1, exhibited a nickel adsorption efficiency of 93.7% and an equilibrium adsorption capacity of 18.72 mg/g. These values represent a 14.3% and 17% improvement, respectively, compared to the pure chitosan beads. Activation of bentonite with hydrochloric acid and intercalation of chitosan between the montmorillonite layers led to an increase in the basal spacing of the (001) planes, enhancing both the porosity and specific surface area of the composite beads by 80.3% relative to chitosan beads. The average pore size of the composite was approximately 31 nm, placing it within the mesoporous material category. SEM images of the composite beads containing adsorbed nickel demonstrated smooth surfaces, and elemental mapping confirmed the presence of nickel. Among the Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherm models, the Freundlich model showed the best fit with the experimental data of the composite beads. The Freundlich constant (Kf) for the composite exhibited an approximately 177% increase compared to the chitosan beads, with a maximum theoretical adsorption capacity (qm) of 52.63 mg/g and an experimental equilibrium capacity (qe) of 18.72 mg/g. Based on the pseudo-second-order kinetic model, the rate constant (k₂) was found to be 17.6 × 10⁻⁴ g·mg⁻¹·min⁻¹ and the calculated qe was 20.79 mg/g. Overall, the findings indicate that the aim of this study to develop an acid-activated chitosan/bentonite composite with superior adsorption performance compared to pure chitosan beads was successfully achieved.
كليدواژه هاي فارسي
مهره كيتوسان , مهره كيتوسان/بنتوينت , بنتونيت فعالشده با اسيد , جذب يون نيكل , ايزوترمهاي جذب , سينتيك جذب
كليدواژه هاي لاتين
Chitosan beads , Chitosan/bentonite beads , Acid-activated bentonite , Nickel ion adsorption , Adsorption isotherms , Adsorption kinetics
Author
Amir Mohammad Naghizadeh
SuperVisor
Dr. Majid Hoseinzadeh