17852

1955 دكتري

دكتري

علوم و مهندسي آب (آبياري و زهكشي)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

پانزده، 97ص. : مصور، جدول، نمودار

منوچهر حيدرپور، سعيد اسلاميان

مهران شيرواني

جهانگير عابدي كوپائي، حسن طباطبائي، محمدعلي حاج عباسي

1401/07/17

كتابنامه

مهندسي كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1401/07/18

2865433

يون‌هاي نيترات و سرب، از يون‌هايي مي‌باشند كه موجب ايجاد آلودگي در طبيعت مي‌شوند. در اين مطالعه، براي حذف يون‌هاي نيترات و سرب از محلول‌هاي آلوده ساخته شده در آزمايشگاه، از جاذب خام تهيه شده از ساقه كلزا و جاذب‌هاي بيوچار فعالسازي شده با بخار آب، استفاده شد. به اين‌صورت كه 9 جاذب بيوچار فعالسازي شده با بخار آب، تهيه شد و آزمايش‌هاي همدماي جذب سرب در دماي 25 درجه سلسيوس، صورت گرفت. آزمايش‌هاي همدماي جذب نيترات (با و بدون استفاده از نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي)، مقاديري از جذب را نشان نداد كه بيانگر آن است كه ميزان جذب با استفاده از امكانات موجود، قابل اندازه‌گيري نمي‌باشد و يا فرآيند جذب، صورت نگرفته است. بهترين جاذب بيوچار قبل از تثبيت نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي براي آزمايش‌هاي همدماي جذب سرب در سطح احتمال آماري 5%، جاذب تهيه شده در دماي پيروليز 500 درجه سلسيوس و در دماي فعالسازي با بخار آب 700 درجه سلسيوس به دست آمد. سپس آزمايش‌هاي انتخاب بهترين pH جاذب و بهترين مقدار دوز جاذب انجام گرفت. بهترين جاذب پس از تثبيت نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي در سطح احتمال آماري %5، جاذب B9-%5 به دست آمد كه بيانگر ظرفيت جذب بيشتر آن نسبت به جاذب‌هاي ديگر بود. در اين جاذب، حداكثر ميزان آلاينده جذب شده روي جاذب برابر 63/62 ميلي‌گرم بر گرم، پارامتر ثابت جذب لانگموير برابر 0/06790 ليتر بر ميلي‌گرم، ضريب تبيين برابر 0/9798 و خطاي استاندارد برابر 3/219 به دست آمد. سپس با انجام مطالعات سينتيك جذب و با توجه به نتايج حاصل از برازش‌هاي مدل‌هاي سينتيكي بر داده‌هاي جذب سرب، مشخص شد كه اين نتايج از مدل شبه مرتبه اول با مقادير ضريب تبيين و خطاي معيار تخمين مناسبي، پيروي مي‌كند. در مطالعه ترموديناميك جذب، مقادير منفي تغييرات انرژي آزاد گيبس نشان داد كه جذب آلاينده سرب توسط جاذب از لحاظ ترموديناميكي مطلوب بوده و به وسيله فرآيندهاي خود به خودي روي داده است. مقادير مثبت آنتالپي در حذف سرب توسط جاذب نيز بيانگر طبيعت گرماگير بودن فرآيند جذب بود كه مؤيد افزايش جذب آلاينده‌ها با افزايش دماست. همچنين مقدار مثبت آنتروپي جذب، نشانگر تمايل يون‌هاي آلاينده‌ها به سوي جاذب و افزايش بي‌نظمي در سطح مشترك جاذب با محلول در طول فرآيند جذب مي‌باشد. در آزمايش ستوني جذب، ميزان جذب يون سرب توسط جاذب در دو غلظت 200 و 500 ميلي‌گرم در ليتر به ترتيب 9/08 و 24/64 ميلي‌گرم بر گرم حاصل شد. در آناليز FTIR وجود دو پيك در جاذب‌هاي داراي نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي نشان داد كه نانوذرات به خوبي روي سطح جاذب‌هاي مغناطيسه شده، تثبيت شده‌اند. همچنين اين آناليز براي جاذب‌هاي مختلف، قبل و بعد از انجام آزمايش جذب نشان داد كه شدت پيك‌ها به دليل تشكيل پيوند بين آلاينده سرب و گروه‌هاي عامل جاذب، تغيير يافته و جابجايي در پيك‌ها رخ داده است. نتايج آناليز BET نيز مقادير زياد سطح ويژه در جاذب‌هاي بيوچار فعال شده با بخار آب (429/68 مترمربع بر گرم) نسبت به جاذب‌هاي خام را نشان داد. نتايج آناليز VSM نشان داد كه با افزايش ميزان نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي، خاصيت مغناطيسي جاذب‌ها افزايش پيدا كرده است. آناليز XRD حضور نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي، روي جاذب كربني جديد را تائيد كرد و آناليز SEM نشان داد كه جاذب B9-%5 داراي منافذ و خلل و فرج است و ساختار متخلخل دارد كه بصورت صفحه‌اي شكل و شكستگي‌هاي بزرگ مي‌باشد. در نهايت در اين مطالعه، جاذب B9-%5 بهترين عملكرد در جذب يون سرب را داشت كه در آن، درصد نانوذرات اكسيد آهن مغناطيسي برابر 5% بود.

Raw canola stalk (CS) and water vapor-activated biochar (B1, B2, B3, ..., B9) adsorbents were utilized to remove lead (Pb) from polluted solutions. The water vapor-activated biochar adsorbents were prepared in three carbonization temperature levels and three activation temperatures. The best water vapor-activated biochar adsorbent (B9) was selected through carrying out adsorption isotherm experiments on lead in 25°C. Experiments were then conducted to determine the best pH level and the best adsorbent dosage, which were found equal to 6 and 0.3 g per 30 mL of pollutant, respectively. Next, both CS and B9 were modified in three levels, namely 5%, 10%, and 15%, using magnetic iron oxide nanoparticles (Fe3O4). The lead adsorption isotherm experiments were carried out using the new adsorbents. The results indicated that the water vapor-activated biochar adsorbent modified with Fe3O4 (B9-5%) are the best adsorbents for the lead pollutants’ removal. The entire results were compared in a 5% significance level, and TEM, BET, VSM, FT-IR and XRD analyses were undertaken for samples specification.

منوچهر حيدرپور، سعيد اسلاميان

مهران شيرواني

جهانگير عابدي كوپائي، حسن طباطبائي، محمدعلي حاج عباسي