شماره مدرك :
18257
شماره راهنما :
15898
پديد آورنده :
كيخائي، سينا
عنوان :

مطالعات هم‌دما و سينتيك جذب نانوذرات نقره توسط رس‌ بنتونيت

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مديريت حاصلخيزي و زيست فناوري خاك ( شيمي، حاصلخيزي و تغذيه گياه)
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
يازده، 69ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
نانومواد , كاني‌هاي رسي , سينتيك جذب , هم‌دماي جذب , قدرت يوني , تصفيه آب
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/12/08
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
كشاورزي
دانشكده :
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/12/08
كد ايرانداك :
2910773
چكيده فارسي :
نانوذرات نقره از جمله پركاربردترين نانوذرات در جهان هستند. از نانوذرات نقره در زمينه‌هاي مختلف علمي و فناوري ازجمله علوم پزشكي و داروسازي، صنايع شيميايي، توليد لوازم آرايشي و بهداشتي، الكترونيك، توليد انرژي، محيط‌زيست، صنايع غذايي، اپتيك و مكانيك استفاده مي‌شود. استفاده روز افزون از نانوذرات نقره باعث مي‌شود كه غلظت آن‌ها در خاك‌ها و منابع آبي افزايش يابد. برخي مطالعات گذشته به رفتار نانوذرات نقره در خاك پرداخته¬اند اما تحقيقات بسيار كمي در مورد برهم‌كنش نانوذرات نقره با رس‌ها انجام گرفته است. مطالعه جذب نانوذرات نقره توسط رس‌ها هم از نقطه نظر پتانسيل كاربرد اين رس‌ها در حذف اين نانوذرات از آب‌هاي آلوده و هم از نظر درك بهتر سرنوشت نانوذارت در محيط خاك و رسوبات حائز اهميت است. بنابراين مطالعه جنبه¬هاي مختلف تعادلي و سينتيكي جذب نانوذرات نقره توسط رس‌ها‌ ضروي به نظر مي‌رسد. هدف از اين پژوهش، مطالعه سينتيك و هم‌دماهاي جذب نانوذرات نقره و همچنين اثر قدرت يوني محلول و دما بر جذب اين نانوذرات توسط رس‌ بنتونيت بود. دراين تحقيق از نانوذرات نقره با پوشش PVP استفاده شد. براي تعيين ميزان يون نقره آزاد شده از نانوذرات نقره در خلال آزمايش از تيتراسيون رسوبي به روش موهر استفاده شد. مطالعه سينتيك جذب نانوذرات نقره در غلظت ثابت 140 ميلي‌گرم بر ليتر نانوذرات نقره و در هشت زمان مختلف (5/0، 1، 2، 4، 8، 16، 20 و 24 ساعت) و در سه تكرار انجام شد. همچنين مطالعه هم‌دما‌هاي جذب نانوذرات نقره در هشت غلظت مختلف (10، 20، 50، 75، 100، 125، 150 و 200 ميلي‌گرم بر ليتر) و در سه تكرار صورت گرفت. مطالعه اثر قدرت يوني بر جذب نانوذرات نقره توسط رس بنتونيت در سه قدرت يوني 03/0، 15/0 و 1/0 و در دو غلظت ثابت 75 و 150 ميلي‌گرم بر ليتر نانوذرات نقره و در سه تكرار انجام شد. در نهايت مطالعه اثر دما بر جذب نانوذرات نقره توسط رس بنتونيت در دو غلظت ثابت 75 و 150 ميلي‌گرم بر ليتر نانوذرات نقره و در سه دماي مختلف 15، 25 و 35 درجه سلسيوس و در سه تكرار انجام شد. نتايج آزمون انحلال نانوذرات نقره نشان داد كه حدود 1 درصد از نانوذرات نقره به صورت يون نقره آزاد مي‌شوند. نتايج مطالعات سينيتك جذب نانوذرات نقره نشان داد كه مدل‌هاي سينتيكي تابع تواني، شبه رده دوم و شبه رده اول به ترتيب با R2 برابر با 986/0، 982/0 و 965/0 به خوبي قادر به توصيف سينتيك جذب نانوذرات نقره توسط رس بنتونيت مي‌باشند. بر اساس آزمايش سينتيك، زمان تعادل جذب نانوذرات نقره توسط رس بنتونيت حدود 6 ساعت تعيين گرديد. همچنين نتايج مطالعات هم‌دماهاي جذب نانوذرات نقره نشان داد كه مدل‌هاي هم‌دماي توث، لانگموير، فروندليچ و لانگموير-فروندليچ به ترتيب با R2 برابر با 957/0، 956/0، 829/0 و 829/0 به خوبي قادر به توصيف رفتار جذب نانوذرات نقره توسط رس بنتونيت مي‌باشند. ظرفيت بنتونيت براي جذب نانوذرات نقره بر اساس مدل‌هاي هم‌دماي توث، لانگمويرو لانگموير-فروندليچ به ترتيب 24/22، 71/20 و 93/18 ميلي‌گرم بر كيلوگرم حاصل شد. ميزان حذف نانوذرات نقره از آب تا غلظت اوليه 50 ميلي¬گرم در ليتر اين نانوذرات تقريبا 100 درصد بود. نتايج اثر قدرت يوني محلول و دما بر جذب نانوذرات نقره توسط رس بنتونيت نشان داد كه در قدرت يوني 03/0 و دماي 25 درجه سلسيوس محلول و در مدت زمان 6 ساعت حداكثر جذب نانوذارت نقره توسط رس بنتونيت حاصل مي شود. در نهايت از نقشه برداري طيف سنج پراكندگي اشعه ايكس (EDX) براي تعيين توزيع نانوذرات نقره روي سطح ذرات رس استفاده و حضور نانوذرات در سطح رس مشخص گرديد. بطور كلي نتايج اين مطالعه نشان داد رس بنتونيت مي¬تواند به عنوان يك جاذب موثر در حذف نانوذرات نقره از آب مورد استفاده قرار گيرد.
چكيده انگليسي :
Silver nanoparticles (Ag-NPs) are among the most widely used nanoparticles in the world. These nanoparticles are used in various scientific and technological fields, including medical and pharmaceutical sciences, chemical industries, cosmetics production, electronics, energy production, environmental practices, food industry, optics and mechanics. The ever growing use of Ag-NPs increases their concentration in soils and water resources. Several previous studies have focused on the behavior of Ag-NPs in soil, but very little research has been performed on the interaction of Ag-NPs with clays. Study of Ag-NPs sorption on clay minerals is important to eva‎luate the potential of these clays in removing Ag-NPs from polluted waters and to better understand the fate of Ag-NPs in soil and sediment environments. Therefore, this research was conducted to study the kinetics and isotherms of Ag-NPs sorption on bentonite as well as the effect of solution ionic strength and temperature on the Ag-NPs sorption reactions. In this research, PVP-coated Ag-NPs were used as the sorbate and the Mehrjan bentonite was applied as the sorbent. At first, the Mohr's sediment titration was used to determine the amount of Ag ions released from silver nanoparticles during the experiment. The sorption kinetics of Ag-NPs was studied at a constant Ag-NPs concentration of 140 mg/L at eight different reaction times of 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 20 and 24 h. The sorption isotherms were studied in eight different Ag-NPs concentrations (10, 20, 50, 75, 100, 125, 150 and 200 mg/L) at a constant temperature of 25 °C and a reaction time of 6 h. The effect of ionic strength on Ag-NPs sorption by bentonite was studied in three ionic strengths of 0.03, 0.15 and 0.1 at two Ag-NPs concentrations of 75 and 150 mg/L. The effect of temperature on the Ag-NPs sorption was also assessed at two Ag-NPs concentrations of 75 and 150 mg/L at three different temperatures of 15, 25 and 35 °C. All experiments were carried out in three replicates. The results of the dissolution test showed that approximately 1% of the Ag-NPs were dissolved as Ag ions during the experiment time applied in this study. The results of kinetic studies showed that the power function, pseudo-second order and pseudo-first order kinetic models well described the Ag-NPs sorption kinetics by bentonite clay with R2 values of 0.986, 0.982 and 0.965, respectively. Based on the kinetic modeling, the equilibrium time of Ag-NPs sorption by bentonite was determined to be about 6 h. The results of isotherm studies showed that the Toth, Langmuir, Freundlich and Langmuir-Freundlich models were well fitted to the Ag-NPs sorption data, with R2 values of 0.957, 0.956, 0.829 and 0.829, respectively. The capacity of bentonite for Ag-NPs sorption obtained from the Toth, Langmuir and Langmuir-Freundlich isothermal models was 22.24, 20.71 and 18.93 mg/kg, respectively. The removal efficiency of Ag-NPs from water by bentonite was almost 100%, up to the initial concentration of 50 mg/L of these nanoparticles. The results of the effect of ionic strength of solution and temperature on adsorption of Ag-NPs by bentonite clay showed that at ionic strength of 0.03 and temperature of 25 °C, the maximum sorption of Ag-NPs by bentonite clay can be achieved in 6 hours. Results of an energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) confirmed a uniform distribution of Ag-NPs on the clay surfaces. In conclusion, the results of this study suggest that bentonite can be used as an efficient sorbent to remove Ag-NPs from polluted waters. Key words: Nanomaterials, Clay minerals, Sorption kinetics, Sorption isotherm, Ionic strength, Water treatment.
استاد راهنما :
مهران شيرواني جوزداني
استاد مشاور :
حسين شريعتمداري , جهانگير عابدي كوپائي
استاد داور :
حسين خادمي موغاري , جهانگير عابدي كوپائي
لينک به اين مدرک :

بازگشت