عنوان :
بررسي جذب فلز سنگين مس در آب هاي شور با استفاده از جاذب زغال زيستي توليد شده از كنجاله كنجد
عنوان به انگليسي :
Investigation of heavy metal adsorption of copper in saline waters using bio-charcoal produced from sesame meal
نويسنده اصلي :
حسن آبادي محمدمهدي hasanabadi mohammadmahdi
استاد راهنما :
سلطاني سميه soltani Somayeh
استاد مشاور :
قاسمي محسن Ghasemi Mohsen , عزيزيان ابوالفضل Azizian Abolfazl
رشته تحصيلي :
علوم و مهندسي آب گرايش آبياري و زهكشي
دانشكده :
كشاورزي و منابع طبيعي
گروه :
علوم و مهندسي آب
كليدواژه فارسي :
جاذب هاي كربني , كنجاله كنجد , مس , آب شور , شوري زدايي , هم دماي جذب سطحي , زغال زيستي
كليدواژه لاتين :
Carbon adsorbents , sesame meal , copper , salt water , Desalination , adsorption isotherm , bio- charcoal
چكيده :
آلودگي فلزات سنگين ناشي از فعاليت هاي صنعتي و توسعه تكنولوژيكي به علت سميت، غيرقابل تجزيه بيولوژيكي بودن آن¬ها و تجمع زيستي تهديد جدي براي محيط زيست و بهداشت عمومي مي¬باشد. با توجه به هزينه¬هاي نسبتا زياد روش¬هاي مختلف حذف فلزات سنگين، از جاذب¬هاي ارزان قيمت در كاهش فلزات سنگين در محيط آب¬هاي شور استفاده مي¬شود. در اين ميان، استفاده از بقاياي گياهي و ضايعات كشاورزي به دليل ارزان بودن و دسترسي آسان، مورد توجه قرار گرفته است. زغال زيستي مواد كربني با سطح ويژه و تخلخل زياد است كه به علت ظرفيت جذب زياد به عنوان يكي از پرمصرف¬ترين جاذب¬هاي صنعتي براي حذف فلزات سنگين مورد استفاده قرار مي¬گيرد. در اين تحقيق زغال زيستي توليد شده از كنجاله كنجد به عنوان پسماند يكي از صنايع توليدي شهرستان اردكان به كار رفت. آزمايش¬ها با استفاده از تيمار جاذب در چهار نوع (كنجاله كنجد، زغال زيستي در دماهاي 400، 500 و 600 درجه سانتي گراد) و در چهار سطح شوري (5، 10، 20 و 35 دسي زيمنس بر متر) در سه تكرار به صورت آزمايش فاكتوريل در قالب طرح كاملا تصادفي در دو محيط ناپيوسته و پيوسته انجام شد و يون¬هاي عامل شوري آب در اين جاذب در حضور فلز مس و بدون حضور آن براي جذب، مورد آزمايش قرار گرفت. آزمايش¬هاي هم¬دماي جذب در غلظت¬هاي متفاوت حاوي فلز سنگين مس (10، 25، 50، 80، 150 ميلي گرم بر ليتر) براي بهترين حالت جذب (جاذب زغال زيستي 600) و براي بررسي سرعت جذب و زمان تعادل، هم چنين آزمايش¬هاي سينتيك جذب فلز مس در غلظت 100 ميلي¬گرم بر ليتر انجام گرديد. براي انجام آزمايش پيوسته از بين تيمارها، تيماري كه بيشترين تاثير را در حذف فلزات سنگين داشت انتخاب شد و تحت ستون¬هاي بلند و كوتاه با حجم ثابت مورد آزمايش قرار گرفت. نتايج نشان داد كه سطح ويژه زغال زيستي در دماهاي مختلف 400، 500 و 600 درجه سانتي گراد با استفاده از روش BET، به ترتيب 43/198، 17/238 و 21/317 متر مربع بر گرم مي¬باشد كه نشان مي¬دهد با افزايش دماي كربن¬سازي، سطح ويژه زغال زيستي افزايش پيدا كرده است. ظرفيت شوري¬زدايي بدون حضور مس در بهترين جاذب (زغال زيستي 600) در هدايت الكتريكي¬هاي 5، 10، 20 و 35 دسي زيمنس بر متر به ترتيب 7/43، 9/80، 9/188 و 6/411 ميلي¬گرم بر گرم به دست آمد كه اين مقادير جذب موجب كاهش مجموع يون¬هاي عامل شوري آب به ميزان 7/22، 6/24، 8/27 و 1/30 درصد شده است كه با يكديگر تفاوت معني¬داري در سطح 5% دارند. در صورتي كه ظرفيت شوري¬زدايي در حضور مس در بهترين جاذب (زغال زيستي 600) در هدايت الكتريكي¬هاي 5، 10، 20 و 35 دسي زيمنس بر متر به ترتيب 9/39، 8/73، 4/175 و 2/382 ميلي¬گرم بر گرم مي¬باشد كه نشان مي¬دهد به دليل ايجاد رقابت بين يون¬ها ميزان ظرفيت جذب به مقدار حدود 8 درصد كاهش داشته است. همچنين ظرفيت جذب مس نيز در بهترين جاذب (زغال زيستي 600) در هدايت الكتريكي¬هاي 5، 10، 20 و 35 دسي زيمنس بر متر به ترتيب 46/2، 39/2، 30/2 و 21/2 ميلي¬گرم بر گرم شد. با افزايش غلظت مس ظرفيت جذب نيز توسط زغال¬هاي زيستي افزايش يافت. بر اين اساس، در مجموع در سطوح مختلف شوري بيشترين ظرفيت جذب مس را زغال زيستي تهيه شده در دماي 600 درجه سانتي¬گراد و كمترين ظرفيت جذب مس را نيز كنجاله كنجد از خود نشان داد. مدل فروندليچ هم¬دماي جذب مس توسط جاذب زغال زيستي 600 را بهتر توصيف كرد و همچنين سينتيك شبه درجه دوم از توانايي بسيار خوبي براي پيش بيني جذب مس توسط زغال زيستي 600 در آب شور زهكش برخوردار بود. به منظور تكميل مطالعات درباره جاذب مورد مطالعه آزمايشات ستوني با ارتفاع¬هاي مختلف انجام شد. بيشترين جذب مس توسط زغال زيستي 600 در شرايط پيوسته در ارتفاع 20 سانتي متر، برابر با 2/49 ميلي¬گرم بر ليتر به دست آمد. ميزان حذف فلز سنگين مس در شرايط پيوسته در بهترين حالت 4/40 درصد نسبت به شرايط ناپيوسته كاهش داشته است.
چكيده انگليسي :
Heavy metal pollution due to industrial activities and technological development due to their toxicity, biodegradability and bioaccumulation is a serious threat to the environment and public health. Due to the relatively high cost of various heavy metal removal methods, inexpensive adsorbents are used to reduce heavy metals in saline environments. In the meantime, the use of crop residues and agricultural wastes has been considered due to its cheapness and easy access. Bio-carbon is a carbon material with a special surface and high porosity, which is used as one of the most widely used industrial attractions for the removal of heavy metals due to its high adsorption capacity. In this research, bio-charcoal produced from sesame meal was used as a waste of one of the production industries of Ardakan city. Experiments using adsorbent treatment in four types (sesame meal, bio-charcoal at temperatures of 400, 500 and 600 ° C) and at four salinity levels (5, 10, 20 and 35 dS / m) in three replications The factorial experiment was performed in a completely randomized design in two discontinuous and continuous environments and the ions of water salinity in this adsorbent were tested in the presence of copper metal and without its presence for adsorption. Adsorption isotherm tests at different concentrations of heavy metal containing copper (10, 25, 50, 80, 150 mg / l) for the best adsorption state (bio-charcoal adsorbent 600) and to eva‎luate the adsorption rate and equilibrium time, Kinetic experiments of copper metal adsorption at a concentration of 100 mg / l were also performed. For continuous testing, among the treatments, the treatment that had the greatest effect on the removal of heavy metals was selected and tested under long and short columns with constant volume. The results showed that the specific surface area of biochar at different temperatures of 400, 500 and 600 ° C using BET method is 198.43, 238.17 and 317.21 m2 / g, respectively, which shows With increasing carbonation temperature, the specific surface area of bio-coal has increased. De-desalination capacity without copper in the best adsorbent (bio-charcoal 600) in 5, 10, 20 and 35 dS / m electrical conductivity respectively 43.7, 80.9, 188.9 and 411.6 mm It was obtained that these values of adsorption reduced the total ions of water salinity by 22.7%, 24.6%, 27.8% and 30.1%, with a significant difference of 5%. have. If the desalination capacity in the presence of copper in the best absorber (bio-charcoal 600) in the conductivity of 5, 10, 20 and 35 dS / m, respectively, 39.9, 73.8, 174.4 and 2 / It is 382 mg / g, which indicates that the adsorption capacity has decreased by about 8% due to the competition between ions. Also, the adsorption capacity of copper in the best absorber (bio-coal 600) in electrical conductivity of 5, 10, 20 and 35 dS / m, respectively 2.46, 2.39, 2.30 and 2.21 mg / m It got hot. With increasing copper concentration, the adsorption capacity of biochar was also increased. Accordingly, in general, at different salinity levels, the highest copper uptake capacity was provided by bio-coal prepared at 600 ° C and the lowest copper uptake capacity was shown by sesame meal. The Freundlich model better described the adsorption isotherm of copper by the bio-charcoal adsorbent 600, and also the quasi-quadratic kinetics had a very good ability to predict the adsorption of copper by the bio-charcoal 600 in the saline drainage water. In order to complete the studies on the studied adsorbent, columnar experiments with different heights were performed. The highest copper uptake was obtained by biochar 600 in continuous conditions at a height of 20 cm, equal to 49.2 mg / l. The removal rate of copper heavy metal in continuous conditions has decreased by 40.4% in the best case compared to discontinuous conditions.
تاريخ دفاع :
7/26/2021 12:00:00 AM
شماره ركورد :
280
كد پايان نامه :
WSE1
واردكننده اطلاعات :
محمدمهدي حسن آبادي
لينک به اين مدرک :

بازگشت