شماره ركورد
34910
پديد آورنده
اميد محسني
عنوان
تاثير جذب الكتريكي در حذف يون مس با استفاده از هيدروژل
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1405/3/9
استاد راهنما
دكتر پريسا حجازي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي شيمي
چكيده
چكيده
هدف اين پژوهش، سنتز و ارزيابي مقايسهاي سه جاذب هيدروژلي بر پايه آلژينات و تبيين مكانيزم تأثير ميدان الكتريكي بر سينتيك جذب يون Cu2+ بود. بدين منظور، هيدروژل آلژينات خالص (A)، كامپوزيت آلژينات-كربن فعال (A/AC) و نانوكامپوزيت مغناطيسي آلژينات-كربن فعال-اكسيد آهن (A/AC/MNPs) سنتز و مشخصهيابي شدند. عملكرد سينتيكي جاذبها در حذف Cu2+ (غلظت اوليه ppm500) در يك سامانه ناپيوسته تحت ولتاژهاي مختلف (0، 5 و 6 ولت) مطالعه شد. دادههاي تجربي با مدلهاي سينتيكي شبهمرتبه اول (PFO) و دوم (PSO)، الوويچ و نفوذ درون ذرهاي تحليل گرديد. تحليل واريانس (ANOVA) تأثير معنادار نوع جاذب، ولتاژ اعمالي و برهمكنش آنها بر فرآيند جذب را تأييد كرد. نتايج، يك پاسخ مكانيستي متضاد و دوگانه به ميدان الكتريكي را آشكار ساخت؛ براي آلژينات خالص، ميدان الكتريكي به عنوان يك عامل شتابدهنده عمل كرده و ثابت سرعت جذب (k) را تا 5 برابر افزايش داد. در مقابل، ميدان براي هر دو جاذب كامپوزيتي نقشي بازدارنده داشت كه اين اثر در جاذب A/AC/MNPs با كاهش 10 برابري ثابت سرعت، بيشترين شدت را نشان داد. اين يافته بيانگر آن است كه افزودنيهاي كربن فعال و نانوذرات اكسيد آهن، در غياب ميدان به عنوان شتابدهنده و در حضور آن به عنوان عامل بازدارنده عمل ميكنند. بنابراين، انتخاب جاذب بهينه كاملاً وابسته به كاربرد است: آلژينات خالص براي فرآيندهاي جذب الكتريكي و نانوكامپوزيت A/AC/MNPs براي شرايط جذب غيرالكتريكي، بالاترين كارايي سينتيكي را ارائه ميدهند. اين تحقيق با ارائه دركي عميق از مكانيزم دوگانه ميدان الكتريكي، چشمانداز جديدي براي طراحي هدفمند جاذبها در كاربردهاي پيشرفته تصفيه آب فراهم ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/13
عنوان به انگليسي
The effect of electrical adsorption on copper ion removal using hydrogels
تاريخ بهره برداري
5/30/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميد محسني
چكيده به لاتين
Abstract
This study aims to synthesize and comparatively evaluate three alginate-based hydrogel adsorbents and to elucidate the mechanism of an electric field’s effect on the adsorption kinetics of Cu2+ ions. For this purpose, pure alginate hydrogel (A), an alginate-activated carbon (A/AC) composite, and an alginate-activated carbon-iron oxide (A/AC/MNPs) magnetic nanocomposite were synthesized and characterized. The kinetic performance of the adsorbents in removing Cu2+ (initial concentration 500 ppm) was investigated in a batch system under different voltages (0, 5, and 6 V). The experimental data were analyzed using pseudo-first-order (PFO) and pseudo-second-order (PSO) kinetic models. Analysis of Variance (ANOVA) confirmed the significant effect of the adsorbent type, applied voltage, and their interaction on the adsorption process. The results revealed a contradictory and dualistic mechanistic response to the electric field. For pure alginate, the electric field acted as an accelerator, increasing the adsorption rate constant (k) up to 5-fold. In contrast, the field played an inhibitory role for both composite adsorbents; this effect was most pronounced for the A/AC/MNPs adsorbent, which exhibited a 10-fold decrease in its rate constant. This finding indicates that the activated carbon and iron oxide nanoparticle additives act as accelerators in the absence of an electric field and as inhibitors in its presence. Therefore, the selection of the optimal adsorbent is entirely application-dependent: pure alginate offers the highest kinetic performance for electro-adsorption processes, whereas the A/AC/MNPs nanocomposite is superior under non-electric adsorption conditions. By providing a deep understanding of the dual mechanism of the electric field, this research offers a new perspective for the targeted design of adsorbents for advanced water treatment applications.
كليدواژه هاي فارسي
جذب الكتريكي , هيدروژل نانوكامپوزيت , سينتيك جذب , نانوذرات مغناطيسي , كربن فعال , حذف آلاينده
كليدواژه هاي لاتين
Electrosorption , Nanocomposite Hydrogel , Adsorption Kinetics , Magnetic Nanoparticles , Activated carbon , Pollutant Removal
Author
Omid Mohseni
SuperVisor
Dr. Parisa Hejazi