شماره ركورد
34260
پديد آورنده
حوريه سادات رضوي
عنوان
بررسي كارايي نانوپوزولان هاي اصلاح شده در حذف رنگ ها از محيط هاي آبي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي، فرآيندهاي جداسازي
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/7/29
استاد راهنما
دكتر رضا نوروزبيگي، دكتر مصطفي مهين روستا
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
آلودگي رنگي پسابهاي صنعتي بهويژه متيلنبلو بهعنوان رنگزاي كاتيوني پايدار چالشي جدي در مديريت منابع آب است. در اين پژوهش، بر روي يك پوزولان طبيعي بهمنظور ارتقاي كارايي جذب متيلنبلو، اصلاح مكانيكي انجام شد و سپس علاوه بر اصلاح مكانيكي، اصلاح حرارتي - شيميايي نيز اعمال شد و به اين ترتيب دو جاذب اصلاح شده حاصل شد. مشخصهيابي چندابزاره براي تبيين رابطه ساختار - تركيب - كارايي بهكار رفت. در آزمون طيفسنجي مادونقرمزتبديلفوريه نشان داده شد كه شدت باند جذب O-H در پوزولان اصلاحشده به روش مكانيكي نسبت به پوزولان طبيعي و پوزولان اصلاحشده به روش مكانيكي- حرارتي شيميايي افزايش داشت. آزمون پراش پرتو ايكس، افزايش اندازه كريستاليت در مسير تبديل پوزولان طبيعي به پوزولان اصلاحشده مكانيكي و سپس به پوزولان اصلاحشده مكانيكي-حرارتي شيميايي را تأييد كرد. آزمون تخلخلسنجي نيتروژن نيز نشان داد كه سطح ويژه پوزولان اصلاحشده مكانيكي و پوزولان اصلاحشده مكانيكي-حرارتي شيمايي به ترتيب برابر m2·g-102/6 و 94/10 ميباشد. همانطور كه آزمون ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني نشان داد، پوزولان اصلاحشده مكانيكي و پوزولان اصلاحشده مكانيكي-حرارتي شيميايي نانو صفحات دو بعدي و پوزولان طبيعي نانوساختار سه بعدي است. در شرايط عملياتي انتخابشده محلول رنگي pH=5/41، غلظت اوليهmg·L-1 40 و دماي C30°، دوز بهينه براي پوزولان اصلاحشده مكانيكي برابر g·L⁻1 0/326 و براي پوزولان اصلاحشده مكانيكي-حرارتي شيميايي g·L⁻¹ 366/0 تعيين شد. زمان تعادل براي پوزولان اصلاحشده مكانيكي تنهاmin 7 و براي پوزولان اصلاحشده مكانيكي-حرارتي شيميايي min25 بهدست آمد كه بيانگر برتري سينتيكي پوزولان اصلاحشده مكانيكي بهواسطه دسترسپذيري بيشتر سايتهاي فعال و نفوذپذيري مزوحفرهاي است. تحليل همدماها نشان داد هر دو مدل لانگموير و فروندليچ قابل اتكا هستند؛ با اين حال، فروندليچ در بازه غلظتي بررسيشده برازش بهتري ارائه كرد. تحليل سينتيكي پوزولان اصلاحشده مكانيكي بر مدل شبهمرتبهدوم دلالت داشت. براي پوزولان اصلاحشده مكانيكي- حرارتي شيميايي مدل سينتيكي نفوذ درونذرهاي سهم قابلتوجهي دارد. پوزولان اصلاحشده مكانيكي بهواسطه افزايش تعداد سايتها و بهبود مسيرهاي نفوذ، در سينتيك و ميزان جذب تجربي برتر است؛ در مقابل، پوزولان اصلاحشده مكانيكي- حرارتي شيميايي با بار سطحي منفيتر، يكنواختي بيشتر و ميل پيوندي بالاتر، در پايداري تعادلي و انتخابپذيري مزيت دارد. اين نتايج، ضمن ارائه يك نقشه راه عملكرد براي مهندسي جاذبهاي معدني كمهزينه، قابليت انتقال به شرايط واقعي تصفيهي پساب و مقياس صنعتي را نيز نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/12
عنوان به انگليسي
Investigating the effectiveness of modified nanopozzolans in removing dyes from aqueous environments
تاريخ بهره برداري
10/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حوريه سادات رضوي
چكيده به لاتين
Colored industrial effluents particularly those containing the recalcitrant cationic dye methylene blue (MB) pose a critical threat to water resources. In this research, a natural pozzolan precursor (R-POZ) was modified into two advanced nanoadsorbents: a mechanochemically activated material (MM-POZ) and a thermo-chemical modified derivative (TCM-POZ), targeting accelerated MB uptake and higher equilibrium capacity. A multi-instrument characterization suite established a rigorous structure – composition – function relationship: FTIR indicated enhanced O–H band intensity in MM-POZ relative to R-POZ and TCM-POZ, consistent with a higher density of hydrogen-bonding/acidic surface sites; XRD revealed progressive narrowing of the quartz (101) reflection accompanied by an increase in crystallite size along the transformation path R-POZ to MM-POZ and then to TCM-POZ; nitrogen sorption (BET/BJH) showed specific surface areas of 6.02 m²·g⁻¹ (MM-POZ) and 10.94 m²·g⁻¹ (TCM-POZ) with mean pore diameters of 37.98 nm and 30.18 nm, respectively; FESEM visualized 2D nanosheets for MM-POZ and TCM-POZ versus a nanoscale but less sheet-like morphology for R-POZ. Electrokinetic analysis further evidenced a more negative effective surface charge (pHzpc shift) for TCM-POZ, favoring electrostatic attraction of cationic MB. Batch adsorption was performed at pH 5.41, 30 °C, with optimized doses of 0.326 g·L⁻¹ (MM-POZ) and 0.366 g·L⁻¹ (TCM-POZ). Under these conditions, equilibrium was reached in 7 min for MM-POZ and 25 min for TCM-POZ, highlighting the kinetic superiority of MM-POZ attributable to greater accessibility of active sites and facilitated mesopore diffusion pathways. Equilibrium data conformed well to both Langmuir and Freundlich isotherms, with Freundlich providing the better fit in the investigated concentration range, consistent with heterogeneous site energies. The Langmuir theoretical capacities (qmax) were 166.23 mg·g⁻¹ for MM-POZ and 126.92 mg·g⁻¹ for TCM-POZ, while the maximum experimental uptakes reached 210.3 mg·g⁻¹ (MM-POZ) and 146.7 mg·g⁻¹ (TCM-POZ). The Langmuir affinity constants (KL) were estimated as 82.87 L·mg⁻¹ (MM-POZ) and 115.3 L·mg⁻¹ (TCM-POZ), reflecting strong dye - surface interactions; the higher KL of TCM-POZ aligns with its more negative Zeta-potential and greater charge-controlled affinity, even though its overall rate is slower than MM-POZ. Kinetic modeling indicated pseudo-second-order control for MM-POZ emphasizing chemisorption-dominated rate behavior whereas intraparticle diffusion contributed substantially to TCM-POZ uptake, in agreement with its more uniform, charge-tuned pore architecture. Post-adsorption FTIR showed attenuation of the O–H band and subtle band shifts, signaling specific surface–dye interactions (hydrogen bonding and electrostatic coupling); Zeta-potential measurements confirmed further negative drift for TCM-POZ after adsorption, coherently explaining its elevated Langmuir affinity and robust equilibrium performance. Altogether, both modification routes significantly outperformed the raw precursor: MM-POZ excels kinetically (shortest time-to-equilibrium and highest experimental uptake) owing to high site accessibility and mesopore-facilitated transport, while TCM-POZ excels thermodynamically (higher effective affinity/selectivity and charge tuning), offering enhanced equilibrium stability. These findings provide a clear operational roadmap: mechanochemical activation to unlock rapid mass transfer and site exposure, followed by thermo-chemical tuning to deepen electrostatic/chemical affinity and refine mesostructure. The resulting regenerable, mineral-based nanoadsorbents are technically credible and transferable to real effluent polishing, bridging crystallographic and mesostructural engineering with adsorption thermodynamics and kinetics for scalable water treatment.
كليدواژه هاي فارسي
جذب سطحي، متيلن بلو، نانو پوزولان، مدلهاي سينتيكي و همدما، پساب نساجي
كليدواژه هاي لاتين
Adsorption,Methylene Blue,Kinetic and isothermal models, textile wastewater
Author
Hourieh Sadat Razavi
SuperVisor
DR norouzbeigi,Dr Mahinroosta