پديد آورنده :
جزيني درچه، رسول
عنوان :
تبديل ضايعات كشاورزي به بيوچار و كاربرد آن در جذب سرب و كادميم از محلول هاي آبي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
آلودگي محيط زيست
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده منابع طبيعي
صفحه شمار :
پانزده، 73ص.: مصور، جدول
يادداشت :
ص.ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محسن سليماني، نوراله ميرغفاري
توصيفگر ها :
بيوچار , تغيير اقليم , جذب سطحي , فلزات سنگين
تاريخ نمايه سازي :
94/2/6
استاد داور :
اميدوار فرهاديان، جهانگير عابدي كوپايي
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/09/26
رشته تحصيلي :
منابع طبيعي
دانشكده :
مهندسي منابع طبيعي
چكيده فارسي :
1 چكيده فعاليتهاي انساني در دهههاي اخير اثرات منفي بر كيفيت محيط زيست داشته است سوزاندن ضايعات كشاورزي بهجامانده پس از برداشت محصول باعث انتشار گازهايي نظير مونواكسيدكربن دي اكسيدكربن اكسيد نيتروژن و ساير گازهاي گلخانه اي به اتمسفر شده كه از عوامل اصلي آسيب رساننده به اليه ازن گرمايش جهاني و تغيير اقليم هستند راهكارهاي نويني براي كاهش دياكسيد كربن اتمسفر ارايه شده است كه يكي از آنها تثبيت كربن مواد آلي بوسيله ي توليد بيوچار است بيوچار يك تركيب كربني است كه از فرايند پيروليز حرارت دهي در غياب و يا كمبود اكسيژن محيط حاصل ميگردد با توجه به مشكالت سوزاندن بقايا در كشور و اهميت ارايه يك راهكار مناسب جايگزين اين مطالعه با هدف تبديل انواع مختلف ضايعات كشاورزي به بيوچار و بررسي پتانسيل آنها به عنوان جاذب فلزات سنگين در محيطهاي آبي انجام شد ضايعات كشاورزي مورد استفاده در اين مطالعه شامل كاه گندم كاه جو سبوس برنج و خاك اره بودند كه در ابتدا از طريق كورهي پيروليز با اتمسفر گاز نيتروژن در سه دماي 111 114 و 115 درجه سانتيگراد به بيوچار تبديل و سپس پارامترهاي مختلفي نظير درصد بازدهي توليد بيوچار رطوبت خاكستر مواد فرار و كربن تثبيت شده همچنين مقادير pH براي بيوچارهاي توليد شده و مادهي خام آنها اندازهگيري شد سپس با درنظر گرفتن نتايج جذب سرب و كادميم غلظت 13 و2 ميليگرم بر ليتر و بيوچار كاهجو توليد شده در دماي 115 درجه سانتيگراد به عنوان بيوچار بهينه براي بررسي روند تغييرات كيفيت بيوچار با افزايش دما انتخاب و روند تغييرات كيفيت بيوچار به وسيلهي انجام آناليزهاي عنصري تعيين سطح ويژه و اندازه منافذ BET و تصويربرداري بهوسيلهي ميكروسكوپ الكتروني SEM مورد بررسي قرار گرفت در انتها فاكتورهاي مختلف موثر در جذب نظير 4 5 6 7 8 pH مقدار جاذب 3 1 5 1 3 2 گرم بر ليتر غلظت اوليه فلزات سرب 2 5 13 12 15 ميليگرم بر ليتر و كادميم 3 1 5 1 3 5 13 ميليگرم بر ليتر در محلول و زمان تماس 5 13 53 11 54 16 123 دقيقه بررسي و با استفاده از مقادير بهينه به دست آمده آزمايش جذب و واجذب ستوني براي هر دو فلز سرب و كادميم انجام شد نتايج نشان داد با افزايش دما بازدهي توليد بيوچار درصد رطوبت و مواد فرار در انواع بيوچارهاي توليد شده كاهش و درصد خاكستر كربن تثبيت شده و pH نمونه ها افزايش يافت نتايج آناليز BET و تصويربرداري SEM بيوچار كاه جو نشان داد كه با افزايش دما تا 114 درجه سانتي گراد سطح ويژه افزايش و سپس تا 115 درجه سانتي گراد كاهش يافت همچنين اندازه ي حفرات در بيوچار توليد شده در دماي 115 درجه در ابعاد مزوحفره قرار داشت با افزايش دما از 111 به 115 درجه سانتيگراد حفرات در سطح نمونههاي بيوچار بوجود آمد بررسي عوامل مختلف موثر در جذب سرب و كادميم توسط بيوچار كاه جو توليد شده در 115 درجه سانتيگراد نشان داد كه شرايط بهينه ي جذب در6 pH و مقدار جاذب 3 گرم بر ليتر براي جذب هر دو فلز و غلظت 3 و 13 ميلي گرم بر ليتر كادميم و سرب و زمان تماس 54 دقيقه بود همچنين نتايج حاصل از آزمايشهاي ستوني در شرايط بهينه نشان داد كه جذب فلزات سرب و كادميم بهوسيله نمونه بيوچار به ترتيب حدود 11 و 32 درصد بود همچنين درصد واجذب نمونه پس از مرحله ي احيا توسط آب مقطر براي فلزات سرب و كادميم 6 5 و 3 8 درصد بهدست آمد بنابراين بيوچار حاصل از ضايعات كشاورزي پتانسيل قابل توجهي براي جذب فلزات سرب و كادميم از محيطهاي آبي دارند كلمات كليدي بيوچار تغيير اقليم ضايعات كشاورزي جذب سطحي فلزات سنگين
چكيده انگليسي :
74 Conversion of Agricultural Wastes into Biochar and its Application for Lead and Cadmium Adsorption from Aqueous Solutions Rasoul Jazini Dorcheh r jazini@na iut ac ir Date of Submission 03 01 2015 Department of Natural Resources Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohsen Soleimani m soleimani@cc iut ac irSupervisor Nourollah Mirghaffari mnorolah@cc iut ac irAbstractHuman activities could negatively affect the environmental quality in recent decades In this regard burning ofagricultural wastes after harvesting emits gases such as carbon monoxide carbon dioxide nitrogen dioxide andother greenhouse gases into the atmosphere which is a major factor of damaging the ozone layer global warmingand climate change There are new approaches to reduce atmospheric carbon dioxide which one of them isstabilization of carbon of organic materials by biochar production Biochar is a carbon rich material which isgenerated by pyrolysis process heating in the absence or lack of oxygen environment Regarding to the problemsof burning agricultural residue and the importance of providing an appropriate alternative approach this study wascarried out to convert different types of agricultural waste to biochar and investigate the potential of them as heavymetal sorbents in aquatic environments Agricultural wastes were used in this study included wheat straw barleystraw rice husk and sawdust which were initially converted to biochar via pyrolysis furnace having the atmosphereof N2 at temperatures of 300 400 and 500 C thereafter the parameters such as percent biochar yields moisture ash volatile matter fixed carbon as well as pH values of biochars and raw materials were measured Thenconsidering the results of lead Pb 10 mg L and cadmium Cd 2 mg L adsorption barley straw biochar which wasproduced at 500 C BS500 was selected for assessment of changing the biochar quality in various temperatures Biochar quality was investigated through the elemental analysis determination of specific surface area and poresize BET and surface imaging by scanning electron microscopy SEM Finally different factors affecting theabsorption process including pH 4 5 6 7 8 the amount of sorbent 0 1 0 5 1 2 g L the initial concentration ofPb 2 5 10 20 50 mg L and cadmium cocentration 0 1 0 5 1 5 10 mg L in the solution and the contact time 5 10 15 30 45 60 120 minutes were investigated and consequently the optimum values were used in Pb andCd adsorption and desorption column test The results showed that biochar yields moisture and volatile matter ofbiochar samples were reduced whereas ash content fixed carbon and pH of the samples increased with increasingpyrolysis temperature The results of BET and SEM imaging analyses of barley straw biochar showed that specificsurface area increased with increasing temperature to 400 C and then decreased until 500 C Besides the poresize of BS500 was in the range of mesopores By increasing the temperature from 300 to 500 C the pores wereemerged on the surface of biochar samples Investigation of effective factors in Pb and Cd adsorption by BS500revealed the optimum conditions of adsorption which were pH 6 the amount of sorbent 1 g L and Cd concentrationof 1 mg L Pb concentration of 10 mg L and the contact time of 45 min The results of the column experiments inoptimum conditions showed that the amount of Pb and Cd adsorption by BS500 was 33 and 29 respectively Furthermore the desorption amounts of Pb and Cd using distilled water were 6 5 and 9 8 respectively Therefore it can be concluded that the biochar samples derived from agricultural wastes have a considerablepotential for removal of Pb and Cd from aquatic environments Key words Biochar Climate change Agricultural residue Adsorption Heavy metals
استاد راهنما :
محسن سليماني، نوراله ميرغفاري
استاد داور :
اميدوار فرهاديان، جهانگير عابدي كوپايي
