19714

17032

كارشناسي ارشد

فرايند جداسازي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1403

هفده، 92ص. : مصور، جدول، نمودار

1403/07/02

كتابنامه

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

1403/07/07

23064105

افزايش جمعيت جهاني و روند روبه رشد صنايع مختلف مانند استخراج معادن، صنايع هوايي، فلزكاري، كود شيميايي، فولاد ذوب آهن و به دنبال آن، افزايش حضور يون‌هاي فلزات سنگين در آب باعث ايجاد مشكلات و بيماري هايي جدي براي انسان ها شده است. از اين‌رو حذف و كاهش يون فلزات سنگين از آب‌ها به‌عنوان يك دغدغه جهاني مطرح است و توجه پژوهشگران زيادي را به خود معطوف كرده است. در اين پژوهش هيدروژل سوپرجاذب مغناطيسي بر پايه نشاسته پيوند زده شده با پلي(اكريليك اسيد) و تقويت شده با نانوالياف سلولزي، به روش هم‌رسوبي تهيه و مشخصه‌يابي شد. همچنين پارامترهاي جذب يون فلز مس از محلول آبي و اثر pH بر روي عملكرد جذب در سيستم ناپيوسته توسط اين هيدروژل مورد مطالعه آزمايشگاهي قرار گرفت. هيدروژل مغناطيسي تهيه شده به روش اختلاط با 8 درصد نانوذره آهن با هيدروژل مغناطيسي سنتز شده به روش حاضر از لحاظ قدرت مغناطيسي و جذب يون مس مقايسه گرديد. با مقايسه عملكرد جذب يون مس توسط هيدروژل‌هاي سنتز شده مي‌توان نتيجه گرفت كه هيدروژل سنتز شده به روش هم‌رسوبي به فرم پودري در محيط اسيدي، بيشترين ميزان جذب يون مس را نسبت به ساير نمونه‌ها دارد. مطالعه سينتيك و ايزوترم جذب يون مس حاكي از تطابق داده‌هاي سينتيكي بر روي مدل سينتيكي شبه درجه دوم و داده‌هاي تعادلي جذب با ايزوترم لانگموير بود. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه غلظت نهايي محلول مس با استفاده از gr05/0 هيدروژل مغناطيسي تهيه شده به روش هم‌رسوبي از ppm300 به ppm5/20 رسيده است. اين بدان معناست كه هيدروژل مغناطيسي تهيه شده به روش حاضر قادر است تا ميزان يون مس در محلول‌هايي با غلظت بالا را تا حد مجاز آب شرب كاهش دهد. همچنين بيشترين ظرفيت جذب يون مس براي اين جاذب برابر mg/g 75/1905 حاصل گرديد، اين در حاليست كه بيشترين ظرفيت جذب براي هيدروژل سنتز شده به روش اختلاط و نيز هيدروژل غيرمغناطيسي به ترتيب برابر mg/g 45/1726 و mg/g 676/955 بوده است. تصاوير آناليز FESEM نشان دهنده پراكندگي و يكنواختي نانوذرات مغناطيسي در شبكه هيدروژل سنتز شده به روش هم‌رسوبي است. با انجام چرخه متوالي جذب/واجذب بر روي هيدروژل مغناطيسي تهيه شده، مشاهده شد كه امكان بازيابي جاذب كه از مزيت‌هاي مهم جاذب‌ها بشمار مي‌آيد، وجود دارد. نتايج تست VSM نشان داد كه بعد از پنج مرحله جذب/واجذب، قدرت مغناطيسي هيدروژل سنتز شده به روش هم‌رسوبي تنها 16 درصد كاهش يافته است.

The increase in the world population and the growing trend of various industries such as mining, aerospace industry, metalworking, chemical fertilizer, steel smelting, and subsequently, the increase in the presence of heavy metal ions in water have caused serious problems and diseases for humans. Therefore, the removal and reduction of heavy metal ions from water is a global concern and has attracted the attention of many researchers. In this research, magnetic super adsorbent hydrogel based on starch grafted with poly (acrylic acid) and reinforced with cellulose nanofibers was prepared and characterized by co-precipitation method. Also, the adsorption parameters of copper metal ions from the aqueous solution and the effect of pH on the adsorption performance in the batch system by this hydrogel were experimentally studied. The magnetic strength and copper ion adsorption for the magnetic hydrogel prepared by mixing method with 8% iron nanoparticles were compared to the magnetic hydrogel synthesized by the co-precipitation method. Results showed that the hydrogel synthesized by co-precipitation method in powder has the highest copper ion adsorption rate compared to other samples. The study of copper ion adsorption kinetics and isotherm indicated the agreement of the kinetic data on the pseudo-quadratic kinetic model and the adsorption equilibrium data with the Langmuir isotherm. Results showed that the final concentration of copper solution using 0.05 gr of magnetic hydrogel prepared by co-precipitation method reached from 300 ppm to 20.5 ppm. This means that the magnetic hydrogel prepared by the present method is able to reduce the amount of copper ions in high concentration solutions to the permissible limit of drinking water. Also, the highest copper ion adsorption capacity for this adsorbent was 1905.75 mg/g. Meanwhile the highest absorption capacity for hydrogel synthesized by mixing method and non-magnetic hydrogel was 1726.45 mg/g and 955.676 mg/g, respectively. FESEM analysis images show a uniform dispersion of magnetic nanoparticles in the hydrogel network synthesized by co-precipitation method. By performing successive cycles of adsorption/desorption on the prepared magnetic hydrogel by co-precipitation, it was observed that there is possibility to recover this adsorbent, which is one of the important advantages of adsorbents. The results of VSM test showed that after five cycles of adsorption/desorption, the magnetic strength of hydrogel synthesized by co-precipitation method decreased by only 16%.

نسرين اعتصامي

طيبه بهزاد

احمد محب , سعيد نوري خراساني