پديد آورنده :
زارعي، كبري
عنوان :
حذف نيترات از محلول هاي آبي توسط رس هاي فيبري طبيعي و اصلاح شده
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده كشاورزي
صفحه شمار :
سيزده، ۱۰۲ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حسين خادمي، حسين شريعتمداري
استاد مشاور :
شمس اله ايوبي
توصيفگر ها :
نيترات , سپيوليت , پاليگورسكيت , سينتيك , ترموديناميك
استاد داور :
مهران شيرواني، نوراله مير غفاري
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/12/08
چكيده فارسي :
41 چكيده آب يكي از مهمترين نيازهاي موجودات زنده براي ادامه حيات است با توجه به افزايش رو به رشد جمعيت و مصرف بيرويه منابع طبيعي آلودگي آبها به انواع مواد شيميايي از بحرانهاي بزرگ در آيندهاي نه چندان دور خواهد بود يكي از اين منابع آلودهكننده نيترات ميباشد اين يون به علت داشتن بار منفي به راحتي از سطوح خاك دفع شده و وارد آبهاي زيرزميني ميگردد حضور يون نيترات در محلولهاي آبي سبب ايجاد خطراتي براي سالمتي بشر و همچنين مشكالتي براي محيط زيست ميشود در ميان روشهاي موجود جهت حذف نيترات روش جذب سطحي به علت سادگي و مقرون بهصرفه بودن نسبت به ساير روشها ارجحيت دارد كانيهاي سپيوليت و پاليگورسكيت مواد معدني فيبري هستند كه ورقههاي چهاروجهي ممتد ندارند اين كانيها به علت داشتن بار منفي توانايي جذب نيترات را از محلولهاي آبي ندارند سورفكتانت هاي كاتيوني كه تشكيل شده از يك زنجيره كربني بلند هستند ميتوانند سبب تغيير بار سطح كاني از منفي به مثبت شوند هدف از انجام اين مطالعه بررسي حذف نيترات از محلولهاي آبي توسط سپيوليت و پاليگورسكيت طبيعي و اصالحشده بهوسيله كاتيون آلي ستيلپريدينيوم ميباشد خصوصيات كانيهاي مورد مطالعه با استفاده از آناليز پراش پرتو ايكس آناليز طيف مادون قرمز و اندازه گيري CEC تعيين شد جذب نيترات در زمانهاي متفاوت 54 1 5 1 6 4 2 8 16 24 و 82 ساعت و غلظتهاي مختلف 1 16 54 15 116 154 115 و 1116 ميليگرم بر ليتر بررسي شد اثر دما در جذب نيترات در دو دماي ثابت 19 و 12 درجهسانتيگراد در غلظتهاي مختلف 1 16 54 15 116 و 154 ميليگرم بر ليتر و اثر قدرت يوني با در نظر گرفتن دو قدرت يوني 6 1 و 61 1 موالر در غلظتهاي متفاوتي از نيترات 1 16 54 15 116 و 154 ميليگرم بر ليتر بررسي شد آزمايشات سينتيك نشان داد كه در مدت زمانهاي 24 ساعت جذب نيترات توسط سپيوليت اصالحشده و پاليگورسكيت اصالحشده به ترتيب 92 و 87 به حداكثر خود رسيد مدل سينتيكي شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم بيشترين توصيف را از دادههاي جذب نيترات توسط سپيوليت اصالحشده و مدل تابع تواني الويچ و پخشيدگي پارابوليك از دادههاي جذب نيترات توسط پاليگورسكيت اصالحشده با باالترين ميزان 2 r نشان دادند حداكثر جذب يون نيترات توسط سپيوليت اصالحشده و پاليگورسكيت اصالحشده در غلظت 61 mg L به ترتيب 56 و 85 محاسبه شد هر دو مدل النگموير و فروندليچ توانستند دادههاي جذب نيترات توسط سپيوليت و پاليگورسكيت اصالحشده را توصيف نمايند اما مدل النگموير برازش بهتري را از دادههاي جذب نيترات نشان داد افزايش دما از 19 به 12 درجهسانتيگراد سبب افزايش جذب نيترات توسط سپيوليت اصالحشده از 1 3 به 66 و در پاليگورسكيت اصالحشده از 82 به 55 شد مدل النگموير توانست بهخوبي دادههاي جذب نيترات توسط كانيهاي اصالحشده در دماهاي مورد نظر را توصيف نمايد مدل فروندليچ در توصيف دادههاي جذب نيترات توسط سپيوليت اصالحشده ضعيف عمل نمود مقادير انرژي آزاد گيبس براي جاذبها از1 7 21 kJ mol تا 1 46 47 kJ mol مقادير آنتالپي واكنش براي پاليگورسكيت اصالحشده1 489 42 kJ mol و براي ساير جاذبها از1 8 36 kJ mol تا1 65 68 kJ mol محاسبه شد مقادير آنتروپي نيز از1 1 116 kJ mol 1k تا kJ 1 1 37 mol 1k متغيير محاسبه شد مقادير منفي انرژي آزاد گيبس نشاندهنده خودبخودي بودن واكنش جذب نيترات توسط جاذبهاي مورد مطالعه است مقا دير مثبت آنتالپي به گرماگير بودن واكنش جذب اشاره دارد افزايش آنتروپي با افزايش دما نشاندهنده افزايش بينظمي در سيستم بود مقادير باالي انرژي فعالسازي محاسبه شده بر روي دادههاي جذب نيترات توسط پاليگورسكيت اصالحشده به جذب شيميايي نيترات بر روي اين جاذب اشاره دارد در حاليكه در ساير جاذبها جذب از نوع فيزيكي ميباشد افزايش قدرت يوني سبب كاهش جذب نيترات از1 3 به 8 6 در سپيوليت اصالحشده و در پاليگورسكيت اصالحشده از 82 به 96 شد مدل النگموير بهخوبي دادههاي جذب نيترات توسط جاذبهاي مورد نظر را توصيف نمود مدل فروندليچ در توصيف دادههاي جذب نيترات توسط سپيوليت اصالحشده در هر دو قدرت يوني 61 1 و 6 1 موالر ناموفق بود اصالح سطح كانيهاي طبيعي جهت حذف نيترات بسيار مفيد بود حداكثر جذب نيترات توسط سپيوليت اصالحشده تا 4 37 mg g و پاليگورسكيت اصالحشده تا 3 39 mg g بود كه اين نشاندهنده موفق بودن جذب نيترات توسط كانيهاي اصالحشده ميباشد كلمات كليدي نيترات سپيوليت پاليگورسكيت سينتيك ترموديناميك
چكيده انگليسي :
116 Removal of Nitrate from Aqueous Solutions using Natural and Modified Fibrous Clay Minerals Kobra Zarei k zarei@ag iut ac ir January 2018 Department of Soil Science Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisors H Khademi khadami@cc iut ac ir H Shariatmadari shariat@cc iut ac irAbstractWater is one of the most important requirements of living organisms to survive Given the increasingpopulation growth and the improper consumption of natural resources water pollution with a variety ofchemicals seems to be one of the major crises in future One of the water pollutants is nitrate This ion iseasily discharged from soil layers and enters underground water due to its negative charge The presenceof nitrate in water poses great risk to human health and also creates environmental problems In this regard the adsorption method is preferred because of its simplicity and lower cost as compared to other methods Sepiolite and palygoroskite are fibrous minerals with non continuous tetrahedral sheets These mineralshave no ability to absorb nitrate from aqueous solutions due to their negative charge Cationic surfactantscomposed of a long carbon chain can enter the minerals structure and change their negative charge topositive The purpose of this study was to investigate the removal of nitrate from aqueous solutions bynatural sepiolite and palygorskite modified by an organic material namely cetyl perid nium bromide Minerals were characterized using X ray diffraction infrared analysis and CEC measurements Absorptionof nitrate at different times 0 25 0 5 1 2 4 8 16 24 and 48 hours concentrations 0 10 25 50 100 250 500 and 1000 milligrams per liter two temperatures of 30 and 40 C and concentrations 0 10 25 50 100 and 250 mg l and two ionic strengths 0 1 and 0 01 M in concentrations 0 10 25 50 100 and250 mg l were examined Kinetic experiments showed that in 24 hours nitrate absorption reached to 43 and 78 by modified sepiolite and palygorskite respectively The first order and pseudo second orderkinetics models best described the nitrate absorption data by modified sepiolite and the power function Elovich and parabolic diffusion models best described the nitrate adsorption data by modified palygorskitewith highest r2 The maximum nitrate absorption by modified sepiolite and polygorskite at the concentrationof 10 mg L was calculated to be 15 and 58 respectively Both Langmuir and Freundlich models coulddescribe nitrate adsorption data by modified sepiolite and Palygorskite but the Langmuir model showedbetter fitting for nitrate adsorption data Increasing the temperature from 30 to 40 C increased theabsorption of nitrate by modified sepiolite from 9 6 to 11 and by modified palygorskite from 48 to55 The Langmuir model was able to describe well the nitrate absorption data by modified minerals atthe above mentioned temperatures The Freundlich model poorly described the nitrate adsorption data bymodified sepiolite The Gibbs free energy values for adsorbents ranging from 7 40 kJ mol 1 to 21 27 kJmol 1 the reaction enthalpy values for the modified polygorskite 24 283 kJ mol 1 and for other adsorbentsfrom Calculated from 8 91 kJ mol 1 to 15 18 kJ mol 1 Entropy values were also calculated from 0 061 kJmol 1k 1 to 0 97 kJ mol 1k 1 The negative values of Gibbs free energy indicate that the adsorption of nitrateby modified minerals is spontaneous The enthalpy positive values indicate that the adsorption reaction isEndothermic An increase in entropy with increasing temperature indicates an increase in the systemicIrregularities The high values of the activation energy for nitrate adsorption by modified palygorskiteindicate the nitrate chemical absorption on this adsorbent while the absorption by other adsorbents is aphysical process Increasing the ionic strength reduced nitrate uptake from 9 6 to 1 8 in modifiedsepiolite and from 48 to 13 in modified palygorskite Langmuir model well described the nitrateadsorption da
استاد راهنما :
حسين خادمي، حسين شريعتمداري
استاد مشاور :
شمس اله ايوبي
استاد داور :
مهران شيرواني، نوراله مير غفاري
