دکتر سعیده ‌هاشمیان

 استاد مشاور:

دکتر محمد حسین مسلمین

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

فهرست مطالب

عنوان                     صفحه

چکیده 1

فصل اول: مقدمه. 2

1-1- مقدمه. 3

1-2- بنتونیت… 4

1-3- زئولیت… 4

1-4- کائولن.. 5

1-4-1- کاغذ سازی.. 6

1-4-2- داروسازی.. 6

1-4-3- رنگ سازی.. 7 جستجو در سایت :   

1-4-4- لاستیک­سازی.. 7

1-4-5- سرامیک سازی.. 7

1-4-6- خاک رس­ها 7

1-5- جذب سطحی.. 8

1-5-1- دامنه جذب سطحی.. 9

1-5-2- کاربرد جذب سطحی.. 8

1-5-3- توسعه و فن­آوری جذب سطحی.. 11

1-5-4- جذب فیزیکی.. 11

1-5-5- جذب شیمیایی.. 11

1-6- عوامل موثر در فرآیند جذب سطحی.. 12

1-6-1- سطح تماس… 12

1-6-2- غلظت… 13

1-6-3- دما 13

1-6-4- pH.. 13

1-6-5- اندازه مولکول­های جذب شونده 13

1-6-6- نوع خواص جسم جاذب… 13

1-7- ایزوترم جذب… 14

1-8- سرعت جذب سطحی.. 14

1-9- سینتیک و ترمودینامیک… 15

1-10- بهره گیری همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی.. 16

1-11- تفاوت­های سینتیک و ترمودینامیک… 16

1-12- جاذب­ها 17
دانلود متن کامل در سایت sabzfile.com
1-12-1- جاذب­های متداول و رایج.. 18

1-12-1-1- کربن­های فعال شده 18

1-12-1-2- استخوان چوب… 19

1-12-1-3- جادب­های پلیمری.. 20

1-12-1-4- سیلیکاژل. 20

1-12-1-5- آلومین فعال شده 20

1-13- انواع رنگ… 21

1-13-1- رنگ­های طبیعی.. 21

1-13-2- رنگ­های شیمیایی.. 21

1-14- مواد رنگزای راکتیو. 22

فصل دوم: پیشینه پژوهش.. 25

2-1- مقدمه. 27

2-2- مروری بر مطالعات گذشته. 28

فصل سوم: تجربی.. 33

3-1- روش آزمایش… 34

3-2- مواد مورد بهره گیری 34

3-3- وسایل و دستگاه‌های مورد نیاز. 34

3-4- تهیه محلول رنگی.. 33

3-4-1- رنگ راکتیو نارنجی.. 35

3-5- روش تهیه جاذب… 36

3-6- اندازه­گیری qe 34

فصل چهارم: نتایج و بحث… 38

4-1- مطالعه ساختار مدل آلوده کننده و جاذب‌ها 37

4-1-1- طیف FTIR.. 39

4-1-2- تصویر میکروسکوپی (SEM) 43

4-1-3- مطالعه ساختار بلورها توسط پرتوهای ایکس (XRD) 43

4-2- بهینه سازی پارامترهای مختلف در حذف رنگ راکتیو نارنجی.. 43

4-2-1- اثرpH.. 43

4-2-2- اثر مقدار جاذب (m) 47

4-2-3- اثر غلظت رنگ راکتیو نارنجی.. 46

4-2-4- اثر مدت زمان تماس… 48

4-2-5- اثر دما 49

4-3- سینتیک جذب… 51

4-3-1- مطالعه سینتیک جذب راکتیو نارنجی روی Bentonit/CTAB.. 52

4-3-2- مطالعه سینتیک جذب راکتیو نارنجی روی Kaolin/CTAB.. 56

4-3-3- مطالعه سینتیک جذب راکتیو نارنجی روی Clay/CTAB.. 56

4-4- ایزوترم جذب… 60

4-4-1- مطالعه ایزوترم جذب راکتیو نارنجی روی Bentonit/CTAB.. 61

4-4-2- مطالعه ایزوترم جذب راکتیو نارنجی روی Kaolin/CTAB.. 64

4-4-3- مطالعه ایزوترم جذب راکتیو نارنجی روی Clay/CTAB.. 64

4-5- پارامترهای ترمودینامیکی.. 67

4-6- نتیجه گیری.. 71

منابع و مؤاخذ. 73

چکیده

فاضلاب واحدهای چاپ و رنگرزی در صنایع نساجی اغلب حاوی رنگ و مواد شیمیایی هستند. یکی از رنگ­های مورد بهره گیری در این صنعت، رنگ راکتیو نارنجی می­باشد که دارای ترکیبات معطر، هتروسیکلیک، بسیار پایدار بوده و باعث سخت شدن فرآیند حذف رنگ از فاضلاب می­شوند. در این پژوهش، جذب رنگ راکتیو نارنجی روی Bentonit/CTAB، Kaolin/CTAB و Clay/CTAB توسط فرآیند جذب سطحی مطالعه گردید. تاثیر پارامترهای مختلف نظیر مقدار جاذب، pH، مدت زمان تماس، دما، سرعت هم­زدن و غلظت اولیه روی جذب رنگ راکتیو نارنجی از محلول­های آبی مطالعه گردید. جذب به یک ماکزیمم در تمام pHها و زمان تماس 60 دقیقه رسید. مطالعه سینتیکی نشان داد، اقدام جذب بر روی تمام جاذب­ها از معادله سینتیک درجه دوم تبعیت می­کند. مدل ایزوترومی لانگمویر در Bentonit/CTAB، و مدل ایزوترمی فروندلیچ در Kaolin/CTAB و Clay/CTAB مطابقت خوبی با نتایج تجربی داشت.

 

1-1- مقدمه

بعد از بشر، آب شاید یکی از اجزاء بی­نظیر جهان هستی باشد. آب از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده می باشد که این دو عنصر در شرایط معمولی به صورت گاز می­باشند.

بشر و سایر حیوانات و همچنین گیاهان بدون آب نمی­توانند به حیات خود ادامه دهند، صنایع بدون آب نمی­توانند به موجودیت خود ادامه دهند، درعین حال آب باعث معضلات زیادی در صنایع می­گردد. آب ماده­ای حیاتی می باشد که حدود 60 تا 70 درصد وزن بشر رشد یافته را تشکیل می­دهد و بعد از اکسیژن مهمترین ماده برای زیستن می­باشد. دو سوم سطح زمین را آب فرا گرفته و به گونه کلی می­توان گفت که منابع موجود آب دو نوع می باشد: 1- آبهای زیرزمینی 2- آبهای سطحی .ناخالصی­هایی که ممکن می باشد در منابع آب موجود باشند به دو دسته جامدهای معلق و محلول تقسیم می­شوند [1].

یکی از معضلات عمده زیست محیطی وجود ترکیبات آلی به ویژه ترکیبات رنگی در آب می­باشد. بنابراین نیاز می باشد که پساب­های صنعتی قبل از ورود به محیط زیست و منابع آب تصفیه شوند. طی سال­های اخیر تعداد مراکزی که پساب­های خود را به شبکه­ی فاضلاب شهری تخلیه می­کنند، افزایش یافته می باشد. با در نظر داشتن اثرات سمی ناشی از حضور این فضولات حتی با غلظت کم و به مقصود ارتقای شرایط زیست محیطی آب­های سطحی و رودخانه­ها، روش­های تصفیه­ی معمول بایستی بهبود یابند.

تصفیه­ی پساب­های صنعتی به روش­های سنتی دیگر جوابگوی حذف ناخالصی­ها نمی­باشد. روش­های تصفیه­ی پساب از قبیل لخته­سازی، شناورسازی، اکسایش الکتروشیمیایی و یا توسط کربن فعال و مواد جاذب، اسمز معکوس، اوزون و پروسه­های اکسایش و کاهش تماماً تکنیک­هایی می باشد که می­توان برای تصفیه­ی پساب­های فاضلاب­های صنعتی بهره گیری نمود.

بهره گیری از جاذب­ها روشی مناسب و ساده و مقرون­به­صرفه می­باشد. به همین دلیل پژوهشگران در سال­های اخیر مطالعات زیادی در بهره گیری از این روش برای حذف ترکیبات پیریدینی و ناخالصی­ها از پساب­های صنعتی انجام داده­اند. در این مطالعات از جاذب­های طبیعی نیز بهره گرفته شده­ می باشد.

این فصل بعضی از مطالعات و کارهای انجام شده توسط پژوهشگران به مقصود حذف ناخالصی­ها از پساب­های صنعتی را مرور و مختصری از پژوهش صورت گرفته در هر مورد را ذکر می­کند.

1-2- بنتونیت

 بنتونیت از ورقه­های آلومینا و سیلیکا با پیوند سست تشکیل شده که می­تواند در محیط آبی به ذرات با ابعاد 003/0 میکرومتر ضخامت و 01/0 میکرومتر طول جدا گردد. خاصیت جدا شدن آسان و بار الکتریکی منفی سبب انتشار وسیع آن در آب می­گردد. بنتونیت کاتیون­های قابل مبادله Na+، Ca+ یا Mg+ داشته و از هر کانی دیگر به غیر از زئولیت ظرفیت تبادل یونی بیشتری دارد. این خاصیت بر ویژگی­های تجاری آن تأثیر گذاشته و تقسیم بندی آن بر همین اساس صورت می­گیرد.

سدیم بنتونیت دارای قابیت تورم بسیار بالا و کلسیم بنتونیت دارای ظرفیت تورم پایین می­باشند. یک فرق اساسی دیگر بین این دو نوع کانی می باشد که نوع سدیم­دار تا دمای 400 درجه سانتیگراد پایدار می باشد. نوع کلسیم­دار با کربنات سدیم واکنش داده تا خاصیت تورم آن افزایش پیدا کند.

خاصیت جذب یون­ها و مولکول­ها توسط بنتونیت بسیار بالاست. نوع کلسیم­دار سریع­تر آب جذب می­کند اما نوع سدیم­دار ظرفیت بیشتری دارد. نوع کلسیم­دار با اسید آلی واکنش داده شده تا ناخالصی­هایی مانند کلسیت را حل نماید. یون­های دو ظرفیتی مانند کلسیم را با هیدروژن جایگزین کند و فلزاتی مانند آهن، آلومنیوم و منیزیم را شسته، باعث افزایش سطح مخصوص و تخلخل و تغییر شبکه بلورین گردد که از آن برای تصفیه، رنگ­زدایی، آبگیری و گند زدایی روغن­های حیوانی و گیاهی و یا خنثی سازی به کار می­رود.

بنتونیت ناخالصی­ها و باکتری­های لخته شده را جذب و با حذف نمک­های منیزیم و کلسیم سبب نرم شدن آب می­گردد.

1-3- زئولیت

زئولیت­ها از دسته­ی کانی­های رسی هستند که همچون سایر کانی­های رسی از پایه هیدروسیلیکات­های­آلومنیوم همراه با بعضی کاتیون­ها و اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی تشکیل شده­اند. این کمپلکس کریستالی سیلیکاته زنجیره­های گسترده و پیوسته­ای را به وجود می­آورند که با در نظر داشتن چگونگی­ی اتصال و قرار گیری آن­ها در کنار یکدیگر شبکه­ای از فضاهای خالی و حفره­های قفسه مانندی را تشکیل می­دهند که قطر آن­ها بین 10- 3 انگسترم می­رسد. وجود پرشمار این قفسه­های کوچک خالی به همراه حضور بعضی از کاتیون­های فلزی قلیایی و قلیایی خاکی با اتصال ضعیف ویژگی منحصر به فرد جذب، تعویض کاتیونی،

غربال مولکولی و خواص کاتالیستی را به وجود می­آورند که نه تنها زئولیت­ها را از دیگر انواع رس­ها متمایز می­سازد بلکه به علت تنوع کاربردی این خصیصه در صنایع، دانشمندان را به کشف و دسته­بندی انواع زئولیت­های طبیعی ترغیب نموده و ساخت انواع مصنوعی آن را نیز موجب شده می باشد. به طوری که در حال حاضر بیش از 40 نوع کانی زئولیت طبیعی کشف و بیش از 150 نوع زئولیت مصنوعی ساخته شده می باشد که هر یک کاربرد اختصاصی خود را دارد.

خواص منحصر به فرد ذکر گردیده این کانی، همراه با مقاومت بالای مکانیکی و شیمیایی، امکان یک بازه­ی وسیعی از کاربردهای پرشمار در صنایع کشاورزی، پتروشیمی، محیط­زیست، تصفیه­ی آب و هوا، داروسازی، از بین بردن قارچ­ها و انگل­ها و صنایع اتمی را فراهم نموده می باشد.

 1-4- کائولن

کائولن از مجموعه کانی­های رسی بوده و فرمول شیمیایی آن Al2Si4(OH)8 می باشد. کانی­های کائولن شامل کائولینیت، دیکیت، ناکریت و هالوزیت می­باشند. فراوان­ترین کانی این گروه کائولینیت می باشد. همه­ی این کانی­ها جزو کانی­های آلومینا-سیلیکات هسنتد که در سیستم­های مونوکلینیک و یا تری­کلینیک متبلور می­شوند. از مهم­ترین خصوصیات کانی­شناسی رس­های کائولن نرمی و عدم سایندگی آن­ها می­باشد. رس­های کائولن اکثراً از آلتراسیون کانی­های آلومنیوم سیلیکات در نواحی گرم و مرطوب به وجود می­آیند. فلدسپات­ها مانند کانی­های عمومی منشأ پیدایش آن­ها می­باشند.

آمریکا، انگلیس، روسیه، جمهوری چک و برزیل بزرگ­ترین تولید کنندگان کائولن هستند.

کائولن ماده­ای نیمه بلور و تا حدی بی­شکل می­باشد. خمیر آن با آب شکل­پذیر می­گردد و در اثر پخته شدن، شکل و رنگ آن تغییر نمی­کند. واحد ساختاری گروه کائولن از انطباق صفحه­ی چهاروجهی بر روی صفحه­ی هشت­وجهی به وجود می­آید. اکسیژن رأس صفحه چهاروجهی با صفحه­ی هشت وجهی مشارکت می­کند و در داخل واحد ساختاری تشکیل صفحه­ی مشترکی از یون­های اکسیژن می­دهد و در صفحه مشترک دوسوم یون­های اکسیژن بین Si و Al شرکت کرده­اند و یک سوم بقیه­ی یون­های اکسیژن، بارهای الکتریکی خود را به وسیله­ی H+ در جهت تشکیل H خنثی و آن را تکمیل می­کنند.

خصوصیات مهم کائولن که مصارف متعدد آن را سبب شده می باشد می­توان به صورت زیر نام برد:

  1. از نظر شیمیایی در گستره­ی وسیعی از تغییرات pH، بدون تغییر می­ماند
  2. داشتن رنگ سفید که آن را به صورت ماده رنگی قابل بهره گیری می­سازد

دارا بودن خاصیت پوششی بسیار خوب

  1. نرمی و غیر سایشی بودن آن
  2. قابلیت اندک هدایت جریان الکتریسته و گرما
  3. قیمت ارزان

مهم­ترین کاربرد کائولن بهره گیری از آن در صنعت کاغذ به عنوان پرکننده و پوشش دهنده می­باشد. سایر منابعی که از کائولن بهره گیری می­کنند به ترتیب اندازه مصرف عبارتند­ از: 15% سرامیک، 6% فایبرگلاس، 6% سیمان، 6% پلاستیک و لاستیک، 3% صنایع رنگ و مصرف آن در سایر صنایع 4% می­باشد.

1-4-1 کاغذ سازی

بهره گیری از کائولن در کاغذسازی باعث نرمی کاغذ خواهد گردید و جذب جوهر، درخشندگی، ارزانی و پوشش مناسب از دیگر مزیت­های بهره گیری از کائولن در صنایع کاغذسازی می باشد. کاغذ اگر حتی خخل و ناهمواری­های بین الیاف سلولزی آن به وسیله­ی پرکننده­ی معدنی پر شده باشد، بمنظور بهره گیری در فرآیند چاپی مدرن، تا زمانی که پوشش سطح را نداشته باشد، مناسب نیست. بهره گیری از پرکننده در خمیر کاغذ بخشی از شکاف­ها و درزهای بین الیاف سلولز را پرکرده، پس بسیاری از نقاط ریز مرکب چاپ در این نقطه به درستی قرار نگرفته و کیفیت کار چاپ کاهش می­یابد. پوشش سطحی بر روی کاغذ باعث نرمی، جلا و قدرت جذب مرکب چاپ می­گردد. کائولن به سرعت در آب پراکنده شده و به وسیله­ی ماشین­های مدرن پوشش دهنده، پوشش نازک به کاغذ داده می­گردد. در صنعت تولید کاغذ، کائولن مورد بهره گیری بایستی به سرعت در آب معلق گردد. اندازه ذرات و دانه­بندی از اهمیت ویژه­ای برخوردار می باشد.

1-4-2- داروسازی

کائولن در صنعت داروسازی با ترکیب سیلیکات آلومنیوم آبدار شناخته شده می باشد. از کائولن برای تهیه­ی پمادهای مسکن درد، کاهش دردهای التهابی و معالجه­ی بیماری­های معده و روده بهره گیری می­گردد.

1-4-3- رنگسازی

بهره گیری از کائولن در رنگسازی پلاستیک سبب کنترل ویسکوزیته می­گردد. 10% کائولن در رنگسازی باعث بالا رفتن قدرت پوشش­دهی، روان کنندگی و پخش کردن رنگ می­گردد. در رنگسازی از کائولن مرغوب و خالص به صورت ماده­ی رنگی و پرکننده بهره می­گیرند. اصولاً کائولن به عنوان یک بسط دهنده و ماده­ی اصلی رنگ سفید به صورت جایگزین اکسید تیتانیوم در تولید رنگ مورد بهره گیری قرار می­گیرد. کائولن کلسینه شده، اصلی­ترین کائولن به کار برده شده در صنایع رنگسازی می باشد. روشن بودن رنگ ضمن ناشفاف بودن، از خصوصیات کائولن مصرفی در صنایع رنگسازی می باشد و مشابهت خاصی با کائولن مصرفی در صنایع کاغذ دارد.

1-4-4- لاستیک­ سازی

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد : بررسی واکنش ترکیبات اسیدی آلی با استرهای استیلنی
دسته‌ها: مهندسی شیمی