شماره ركورد
34340
پديد آورنده
فاطمه يزدي
عنوان
حذف يون هاي فلزي از منابع آبي با استفاده از نانوكامپوزيت ها در فرايند جذب ناپيوسته و پيوسته با ستون بستر ثابت
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
شيمي تجزيه
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1404/10/09
استاد راهنما
دكتر منصور انبياء
استاد مشاور
ندارد.
دانشكده
شيمي
چكيده
در اين مطالعه، كارايي دو جاذب جديد، مقرونبهصرفه و زيستسازگار شامل موردنيت اصلاح شده با نانوذرههاي قلع دياكسيد و بيوچار اصلاح شده با نانوذرههاي قلع دياكسيد براي حذف يون سرب از آب مقايسه شد. بر اساس آزمايشهاي جذب ناپيوسته، شرايط بهينه جهت حذف يون سرب براي هر دو جاذب دماي C° 25، زمان تماس min 100، غلظت اوليه µg/L 100 و مقدار جاذب g 05ر0 بود. همچنين، آزمايشهاي ستون بستر ثابت نشان داد كه كامپوزيت بيوچار اصلاح شده با نانوذرههاي قلع دياكسيد با ظرفيت جذب mg/g 394ر1396 عملكرد بهتري نسبت به جاذب موردنيت اصلاح شده با نانوذرههاي قلع دياكسيد با ظرفيت جذب mg/g 559ر810 دارد. علاوه بر اين، حجم آب تصفيه شده در زمان شكست براي موردنيت اصلاح شده با نانوذرههاي قلع دياكسيد برابر با L 944ر1 و براي بيوچار اصلاح شده با نانوذرههاي قلع دياكسيد برابر با L916ر2 بهدست آمد. بر اساس ضريب توزيع، هر دو نانوكامپوزيت انتخابپذيري خوبي براي غلظتهاي كم يون سرب نشان دادند، اما جاذب بر پايه موردنيت به دليل ساختار متخلخل منظم و ويژگيهاي ساختاري خود، انتخابپذيري بالاتري داشت. مطالعه مدلسازي مربوط به ايزوترمها و سينتيكهاي جذب نيز تطابق عالي با مدلهاي لانگموير و توماس را نشان دادند. علاوه بر اين، آزمايشهاي مربوط به قابليت استفاده مجدد نشان داد كه جاذبها در طول پنج چرخه جذب-واجذب، كمتر از 10 درصد كاهش ظرفيت داشتند. در پژوهش ديگر ظرفيت جذب كامپوزيتهاي بر پايه كيتوسان براي يون كروم با استفاده از مدلهاي يادگيري ماشين كه بر اساس دادههاي موجود در منابع علمي آموزش ديده بودند، پيشبيني شد. نتايج نشان داد مدل تقويت تطبيقي نسبت به الگوريتمهاي تقويت گراديان شديد و جنگل تصادفي براي پيشبيني جذب يون كروم گزينه مناسبتري است و توانست معيارهاي عملكرد قابل قبولي را كسب كند (830ر0 R²=، 812ر5MSE= ، 008ر0 MAE=). تحليل انتخاب ويژگيها نشان داد كه pH محلول با امتياز 71% بيشترين تأثير را بر فرايند جذب دارد. براي اعتبارسنجي مدل، يك جاذب جديد بر پايه كيتوسان با تركيب بيوچار-نانوكيتوسان-زيركونيوم بهصورت تجربي آزمايش شد كه نتايج آن با پيشبينيهاي مدل تقويت تطبيقي همخواني بالايي داشت (825ر0 R² =، 406ر7 RMSE =). اين مطالعه نشان داد مدلهاي يادگيري ماشين جايگزيني كارآمد براي آزمايشهاي پرهزينه و زمانبر ميباشند و اين رويكرد مسير اميدواركنندهاي براي كاهش آلودگي آب و ارتقاي سلامت عمومي و محيطزيست فراهم ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/20
عنوان به انگليسي
Removal of metal ions from water by nanocomposites in the batch and continuous fixed-bed column adsorption process
تاريخ بهره برداري
12/30/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه يزدي
چكيده به لاتين
In this thesis, the performance of two novel, cost-effective, and eco-friendly adsorbents—mordenite modified with tin dioxide nanoparticles and biochar modified with tin dioxide nanoparticles—was compared for the removal of lead ions from water. Based on batch adsorption experiments, the optimal conditions for lead ion removal using both adsorbents were determined as 25 °C, a contact time of 100 min, an initial concentration of 100 μg/L, and an adsorbent dosage of 0.05 g. Furthermore, fixed-bed column experiments revealed that the biochar composite modified with tin dioxide nanoparticles exhibited superior performance, with an adsorption capacity of 1396.394 mg/g, compared to the mordenite-based adsorbent with an adsorption capacity of 810.559 mg/g. In addition, the treated water volume at breakthrough was found to be 1.944 L for the mordenite-based adsorbent and 2.916 L for the biochar-based adsorbent. According to the distribution coefficient, both nanocomposites demonstrated good selectivity for low concentrations of lead ions; however, the mordenite-based adsorbent exhibited higher selectivity due to its regular porous structure and intrinsic structural properties. Modeling studies of adsorption isotherms and kinetics showed excellent agreement with the Langmuir and Thomas models. Moreover, reusability tests indicated that both adsorbents experienced less than 10% reduction in capacity after five adsorption–desorption cycles. In a separate investigation, the adsorption capacity of chitosan-based composites for chromium ions was predicted using machine learning models trained on data from scientific literature. The results demonstrated that the adaptive boosting model outperformed gradient boosting and random forest algorithms in predicting chromium ion adsorption, achieving acceptable performance metrics (R² = 0.830, MSE = 5.812, MAE = 0.008). Feature selection analysis revealed that solution pH, with a score of 71%, had the greatest influence on the adsorption process. For model validation, a novel chitosan-based adsorbent incorporating biochar–nanochitosan–zirconium was experimentally tested, and the results showed strong consistency with the adaptive boosting model predictions (R² = 0.825, RMSE = 7.406). This study highlights that machine learning models provide an efficient alternative to costly and time-consuming experiments, offering a promising approach to mitigating water pollution and enhancing public health and environmental sustainability.
كليدواژه هاي فارسي
جذب سطحي , يون سرب , يون كروم , نانوكامپوزيت , يادگيري ماشين , تصفيه آب
كليدواژه هاي لاتين
Adsorption , lead ion , chromium ion , nanocomposite, , machine learning , water treatment
Author
Fatemeh Yazdi
SuperVisor
Professor Mansoor Anbia