فهرست مطالب

 

عنوان…………………………………………. صفحه

                                                                                                                                                   

چکیده…………………………………………… 1

 

فصل اول: مقدمه و تئوری

1-1- مقدمه………………………………………… 3

1-2- اهمیت اندازه‌گیری یون های فلزی…………………… 5

1-2-1- اهمیت اندازه‌گیری روی…………………………. 5

1-2-2- اهمیت اندازه‌گیری سرب…………………………. 5

1-2-3- اهمیت اندازه‌گیری مس………………………….. 6

1-3- روش‌های جداسازی فلزات سنگین……………………… 7

1-4- جذب سطحی……………………………………… 7

1-4-2- عوامل موثر بر سرعت جذب سطحی…………………… 8

1-4-3-ترمودینامیک جذب سطحی………………………….. 9

1-4-4- جذب سطحی و ایزوترم‌های جذب……………………. 10

1-5- ایزوترم جذب در سیستم تك جزئی…………………… 11

1-5-1- ایزوترم لانگمویر…………………………….. 11

1-5-2- ایزوترم فرندلیچ…………………………….. 12

1-6- سینتیک جذب…………………………………… 12

1-7- سیستم‌های جذب سطحی…………………………….. 14

1-7-1- سیستم غیر پیوسته……………………………. 14

1-7-2- سیستم بستر ثابت…………………………….. 15

1-7-3- بستر ضربه زده………………………………. 16

1-7-4- بستر متحرك پایا…………………………….. 16

1-7-5- بستر سیال شده………………………………. 17

1-8- جاذب‌ها………………………………………. 19

1-8-1- جاذب های معدنی……………………………… 20

1-8-2- جاذب های آلی……………………………….. 20

1-8-3- بیوجاذب ها…………………………………. 20

1-8-4- ویژگی های كلی جاذب ها……………………….. 22

1-9- دسته بندی نانو مواد…………………………… 22

1-9-1- نانوذرات…………………………………… 23

1-9-2- كاربردهای نانو ذرات…………………………. 23

1-9-3- خصوصیات ویژه نانوذرات……………………….. 24

1-10- معرفی گرافن…………………………………. 25

1-11- كاربردهای گرافن……………………………… 27

1-11-1- ساخت ترانزیستورهای كوچك با بهره گرفتن از گرافن…… 28

1-11-2- ذخیره انرژی……………………………….. 29

1-11-3- ساخت تجهیزات نوری، سلول های خورشیدی و نمایشگرهای لمسی انعطاف‌پذیر 29

1-11-4- استفاده از گرافن برای كاهش زمان شارژ باطری ها…. 29

1-11-5- فیزیک ذرات پرانرژی…………………………. 30

1-12- كلیاتی در موردكربن فعال………………………. 30

1-12-1- مواد اولیه تهیه كربن فعال…………………… 32

1-12-2- ساخت كربن فعال از ضایعات كشاورزی…………….. 34

1-12-3- مراحل ساخت كربن فعال……………………….. 34

1-12-4- فعال سازی كربن…………………………….. 35

1-13- مروری بر كارهای انجام شده…………………….. 36

1-14- معرفی درخت كنار……………………………… 38

 

فصل دوم :بخش تجربی

2-1- مواد شیمیایی مورد نیاز………………………… 40

2-2- دستگاه های مورد استفاده……………………….. 40

2-3- تهیه جاذب زغال فعال برگ درخت كنار………………. 40

2-4- محلول سازی…………………………………… 41

2-4-1- تهیه محلول های سرب، مس و روی…………………. 41

2-5- روش کلی آزمایش ها…………………………….. 42

2-6-بهینه کردن پارامترها…………………………… 43       

2-7-آزمایش های بررسی اثر مقدارجاذب برمیزان جذب……….. 43

2-8-آزمایش های بررسی اثر pHبرمیزان سرب ومس و روی توسط جاذب برگ برگ درخت کنار اصلاح شده وجاذب نانوگرافن………………………. 43

2-9- آزمایش های بررسی اثر دما بر جذب سطحی فلزات سنگین (سرب، مس و روی) برروی دو جاذب برگ درخت کنار اصلاح شده و جاذب

 نانوگرافن………. 44

2-10- آزمایش های بررسی اثر زمان بر جذب سطحی فلزات سنگین (سرب، مس و روی   44

2-11-آزمایش های بررسی اثر غلظت اولیه محلول فلز سنگین (سرب، مس و روی) بر روی جذب سطحی…………………………………………. 45

2-12- انجام آزمایش های تعادلی………………………. 45

 

فصل سوم:نتایج و بحث

3-1- بررسی اثر مقدار جاذب………………………….. 48

3-2- برسی اثرpH…………………………………… 51

3-3- بررسی اثردما بر جذب سطحی………………………. 54

3-4- بررسی اثر زمان تماس بین جاذب و جذب شونده………… 57

3-5-بررسی مدل های سینتیک جذب……………………….. 60

3-6- بررسی اثر غلظت اولیه بر جذب سطحی……………….. 65

3-7- بررسی نحوه پیروی نتایج بامدل های ایزوترم جذب سطخی… 66

3-8- بررسی ترمودینامیک جذب…………………………. 70

3-9- مقایسه عملکرد جاذب زغال فعال برگ درخت کنار با جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده با نانوگرافن…………………………. 72

منابع فارسی………………………………………. 73

منابع غیرفارسی……………………………………. 74

چکیده لاتین……………………………………….. 76

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

عنوان…………………………………………. صفحه       

جدول (1-1): تقسیم بندی جاذب ها……………………… 21

جدول (3-1) بررسی اثر جرم جاذب برگ درخت کناراصلاح شده بر جذب سطح فلزات سرب، مس و روی…………………………………………. 49

جدول (3-2) بررسی اثر جرم جاذب نانوگرافن بر جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی 50

جدول (3-3): بررسی اثر pH بر جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی توسط جاذب برگ درخت کنار اصلاح شده…………………………………….. 52

جدول (3-4) – بررسی اثر pH بر جذب سطحی فلزات سرب،مس، روی توسط جاذب نانوگرافن………………………………………………… 53

جدول (3-5) – بررسی اثر دما بر جذب سطحی فلزات سرب،مس، روی توسط جاذب برگ درخت كناراصلاح شده……………………………………… 55

جدول (3-6) – بررسی اثر دما بر جذب سطحی فلزات سرب،مس، روی توسط جاذب نانوگرافن………………………………………… 56

جدول (3-7) اثر زمان بر میزان جذب فلز سرب، مس و روی با جاذب  برگ درختان کنار اصلاح شده…………………………………………. 58

جدول (3-8):اثر زمان تماس بر میزان جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی با جاذب نانوگرافن………………………………………… 59

جدول (3-9) ثابت هاوضرایب رگرسیون مدل های سینتیکی برای جذب سرب و مس و روی بر جاذب های برگ درخت کنار اصلاح شده و جاذب نانوگرافن……… 64

جدول (3-10):اثر غلظت اولیه محلول بر میزان جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی با جاذب برگ درخت كناراصلاح شده…………………………. 66

جدول (3-11):اثر غلظت اولیه محلول بر میزان جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی با جاذب نانوگرافن……………………………………. 66

جدول (3-12): ثوابت و ضرایب رگرسیون مدل های سنتیكی برای جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی با جاذب  برگ درخت كناراصلاح شده و جاذب نانوگرافن. 70

جدول (3-13): اطلاعات ترمودینامیكی جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی برای جاذب برگ درخت كناراصلاح شده وجاذب نانوگرافن…………………… 71

 

 

فهرست شکل ها

 

شکل…………………………………………… صفحه

شكل (1-1) نمایش جذب سطحی غیر پیوسته…………………. 15

شكل (1-2) پیشرفت ناحیه جذب سطحی در جاذب بستر ثابت…….. 16

شكل (1-3): واحد جذب سطحی بستر ضربه زده………………. 17

شكل (1-4): جذب سطحی بستر متحرك حالت پایا…………….. 18

شكل (1-5): عملكرد جاذب بستر سیال شده………………… 18

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

 

نمودارها………………………………………. صفحه

نمودار (3-1): تغییرات جذب سطحی  با مقدار جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده……………………………………………… 49

نمودار (3-2): بررسی اثر جرم جاذب نانوگرافن بر جذب سطحی فلزات سنگین (سرب، مس و روی)…………………………………………… 50

نمودار (3-3): بررسی اثر PH بر جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی توسط جاذب زغال فعال برگ درخت کنار………………………………… 52

نمودار (3-4): بررسی اثر PH بر جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی توسط جاذب نانوگرافن………………………………………… 53

نمودار (3-5): بررسی اثر دما بر جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی توسط جاذب زغال فعال برگ درخت كنار………………………………… 55

نمودار (3-6)تغییرات جذب سطحی فلزات سرب، مس و روی با دما بر جاذب نانوگرافن………………………………………………… 56

نمودار (3-7): اثر زمان تماس بر میزان جذب فلز سرب، مس و روی با جاذب برگ درخت کنار اصلاح شده…………………………………….. 58

نمودار (3-8): اثر زمان تماس بر میزان جذب فلز سرب،مس، روی با جاذب نانوگرافن………………………………………………… 59

نمودار (3-9): فرم خطی مدل سینتیکی مرتبه اول برای جذب فلز سرب، مس و روی با جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده……………….. 61

نمودار (3-10): فرم خطی مدل سینتیکی مرتبه دوم برای جذب فلز سرب، مس و روی با جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده……………….. 61

نمودار (3-11): فرم خطی مدل سینتیکی نفوذ درون ذره ای برای جذب سطحی فلز سرب، مس و روی با جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده…….. 62

نمودار (3-12): فرم خطی مدل سینتیکی مرتبه اول برای جذب فلز سرب، مس و روی با جاذب نانوگرافن……………………………………. 62

نمودار (3-13): فرم خطی مدل سینتیکی مرتبه دوم برای جذب فلز سرب، مس و روی با جاذب نانوگرافن……………………………………. 63

نمودار (3-14): رسم مدل سینتیکی درون ذره ای برای جذب سطحی فلز سرب، مس  و روی با جاذب نانوگرافن…………………………………. 63

نمودار (3-15): فرم خطی ایزوترم لانگمیر برای جذب سرب، مس و روی با جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده………………………… 67

نمودار (3-16): فرم خطی ایزوترم فرندلیچ برای جذب سرب، مس و روی با جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده………………………… 68

نمودار (3-17): فرم خطی ایزوترم لانگمیر برای جذب سرب، مس و روی با جاذب نانوگرافن………………………………………… 68

نمودار (3-18): فرم خطی ایزوترم فرندلیچ برای جذب سرب، مس و روی با جاذب نانوگرافن………………………………………… 69

چكیده:

هدف از انجام این پژوهش، حذف فلزات سنگین سرب، مس و روی از محلول های آبی با بهره گرفتن از ذغال فعال تولید شده از برگ درخت كنارو برگ درخت کنار اصلاح شده با گرافن میباشد.

در این مطالعه تاثیرpH ، زمان تماس ، دوز جاذب و دما بر روی میزان جذب این فلزات بر روی سطوح جاذب برگ درخت کنار  و برگ درخت کنار به همراه 01/0 گرافن بررسی شده اند. ایزو- ترم های جذب سطحی لانگمویر و فرندلیچ نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. توابع ترمودینامیکی مربوط به جذب نیز تعیین شده اند . معادلات سینتیکی شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم و همچنین نفوذ درون ذره ای نیز برای جذب سطحی مورد نظر بررسی شده اند.

مقدمه

جریان پساب‌های خروجی از صنایع مختلف عمدتاً حاوی مقادیر متفاوتی فلزات سنگین می‌باشد علاوه براین آب های زیر زمینی نیز با توجه به محل استخراج، حاوی مقداری از این فلزات می‌باشند. پساب خروجی از صنایع پتروشیمی‌ و پالایشگاه‌های نفت و گاز، صنایع ریخته گری، صنایع تولید شیشه و…. حاوی مقادیر قابل توجهی فلزات سنگین از جمله سرب، مس، جیوه، روی و كادمیم می‌باشد. اكثر این فلزات سمی‌ می‌باشند. تخلیه این پساب‌ها در محیط باعث ایجاد مشكلات زیست محیطی می‌شود. این فلزات وارد زنجیره غذایی انسان شده و در بافت زنده تجمع میکنند. ارتباط انسان با فلزات سنگین در ده‌های اخیر و با ورود تکنولوژی و توسعه صنایع شیمیایی رو به افزایش بوده است[1].

استفاده از فلزات در فرایند‌های صنعتی و محصولات تولیدی امروز نمودهایی از آن هستند: از جمله جیوه در پر كردن دندان استفاده می‌شود، سرب در بنزین خودروها وجود دارد كه هر روزه با افزایش تعداد خودروها مقدار این فلز سنگین در محیط زیست خصوصاً شهرهای بزرگ رو به افزایش است. همچنین سرب در رنگ‌ها، مواد آرایشی، شامپوها و دیگر موادی كه برای مو استفاده می‌شود وجود دارد. دهان شویه‌ها، خمیر دندان و صابون‌ها نیز حاوی مقادیری فلزات سنگین از جمله سرب می‌باشند.

در جوامع صنعتی امروز، گریزی از مواد شیمیایی و فلزات سمی‌نیست. خصوصاً كه خیلی از مشاغل و حرفه‌ها مستلزم قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین هستند. افراد در تنها بیش از 50 شغل مستلزم برخورد با جیوه هستند، مثل: پزشكان، كاركنان كارخانجات داروسازی، نقاش‌ها، كاركنان چاپ‌خانه‌ها، فلزكارها، جوشكار‌ها ، دكورسازها و سفالگرها.

تحقیقاتی كه روی اثرات سمی‌فلزات سنگین انجام شده، تائید می‌كنند كه این مواد می‌توانند مستقیماً با مختل كردن عوامل مغزی و عصبی بر رفتار انسان اثر بگذارند. فلزات سنگین بر مواد انتقال دهنده پیام‌های عصبی و عملكرد آنها