18215

15864

كارشناسي ارشد

طراحي فرايند

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

چهارده، 86ص. : مصور، جدول، نمودار

1401/11/19

كتابنامه

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

1401/11/23

2903885

يكي از روش‌هاي كارآمد براي حذف فلزات سنگين از پساب، جذب سطحي است و انتخاب يك جاذب مناسب و ارزان در اين فرآيند جداسازي ضروري است. در پژوهش حاضر از هيدروكسي آپاتيت استخراج شده از استخوان گاو به عنوان يك جاذب زيست سازگار و اقتصادي براي جذب كاتيون‌هاي سرب از محلول آبي استفاده شد. پودر هيدروكسي آپاتيت تهيه شده با استفاده از سفيده تخم‌مرغ به يك داربست متخلخل تبديل شد تا هزينه‌هاي جداسازي پودر از محلول پس از فرآيند جداسازي كاهش يابد. تخلخل داربست ساخته شده 90 درصد اندازه‌گيري شد. آزمايشات ناپيوسته با استفاده از روش تاگوچي طراحي شد و تأثير غلظت اوليه، نسبت حجم محلول به جرم جاذب و pH محلول بر درصد حذف سرب بررسي شد. درصد حذف 94 درصد در شرايط بهينه غلظت ppm 50، نسبت l/g 5/0 V/m=و pH برابر با 4 به‌دست آمد. تجزيه و تحليل FTIR جهت شناسايي گروه‌هاي عاملي موجود در ساختار پودر HAP استفاده شد و آناليز XRD براي فازشناسي و بلورينگي پودر حاصل به كار گرفته‌شد. اندازه كريستال‌هاي پودر حاصل 33/42 نانومتر تعيين شد. آناليزهاي FESEM و EDS وجود يون‌هاي سرب در ساختار جاذب را پس از فرآيند جذب تاييد كرد. داده‌هاي تعادلي با مدل ايزوترم لانگموير مطابقت داشت و حداكثر ظرفيت جاذب 147 ميلي‌گرم بر گرم پيش‌بيني شد. داده‌هاي سينتيكي از مدل شبه مرتبه دوم با دقت مناسبي پيروي كردند. همچنين مطالعات ترموديناميكي نشان داد كه فرآيند جذب گرماگير و خودبه‌خودي بود. در ادامه، آزمايشات پيوسته براي بررسي شكل منحني شكست و تأثير دبي جريان عبوري از ستون جذب بر شكل منحني انجام شد. داده‌هاي به‌دست آمده با مدل‌هاي تجربي تطبيق داده شد و مدل‌هاي يون نلسون و توماس بهترين برازش داده‌ها را نشان دادند. حداكثر ظرفيت جذب براي داربست HAP به ترتيب 2/48 و 7/44 ميلي‌گرم بر گرم براي دبي‌هاي 2 و 4 ميلي‌ليتر بر دقيقه گزارش شد.

One of the efficient methods to remove heavy metals from wastewater is adsorption. Choosing a suitable and cheap adsorbent is essential in this separation process. This research used hydroxyapatite extracted from bovine bone as a biocompatible and economical adsorbent to adsorb lead cations from an aqueous solution. The prepared hydroxyapatite powder was made into a porous scaffold using egg white to reduce the costs of separating the powder from the solution after the separation process. The porosity of the fabricated scaffold was measured to be 90%. The batch experiments were designed using the Taguchi method, and the effect of the initial concentration, the ratio of solution volume to adsorbent mass, and the pH of the solution on the percentage of lead removal was investigated. The removal percentage of 94% was obtained under the optimal conditions of 50 ppm concentration, V/m=0.5 (l/g) ratio, and pH equal to 4. FTIR analysis identified functional groups in the structure of HAP powder, and XRD analysis investigated the phase morphology and crystallinity of the resulting powder. The crystal size was determined to be 42.33 nm. FESEM and EDS analyses confirmed the presence of lead ions in the adsorbent after the adsorption process. The equilibrium data were fitted with the Langmuir isotherm model, and the maximum adsorption capacity of the adsorbent was predicted to be 147 mg/g. The kinetic data followed the pseudo-second-order model with reasonable accuracy, and thermodynamic studies showed that the adsorption process was endothermic and spontaneous. In the following, continuous experiments were conducted to investigate the breakthrough curve and the flow rate's effect on the curve's shape. The resulting data were matched with the empirical models, and the Yoon-Nelson and Thomas models showed the best fit of the data. The maximum capacity for the HAP scaffold was reported to be 48.2 and 44.7 mg/g for flow rates of 2 and 4 ml/min, respectively.

حميد زيلوئي

حميد زيلوئي , علي اكبر دادخواه