فاطمه عشق آبادی، کارشناسي ارشد مهندسي شیمي – فرآیندهای جداسازی، دکتر وحید جوانبخت

نام و نام خانوادگی:فاطمه عشق آبادی
عنوان پایان نامه: ساخت ژئوپلیمر جاذب برپایه متاکائولین جهت حذف رنگ متیلن بلو از محلول آبی
رشته تحصیلی:مهندسي شیمي گرایش فرآیندهای جداسازی
مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد ناپیوسته
استاد راهنما: دکتر وحید جوانبخت
چکیده:

حذف رنگ از محلول‌های آبی به عنوان یکی از آلاینده‌های خطرناک و تجزیه ناپذیر یکی از مسائل مهم زیست محیطی بشمار می‌آید که امروزه مورد بحث قرار گرفته است. از میان روش‌های موثر حذف رنگ از محلول‌های آبی جذب سطحی روشی موثر و کارآمد و مقرون به صرفه است در این پژوهش جاذب فومی ژئوپلیمری بر پایه متاکائولین تهیه و برای حذف رنگ متیلن‌بلو از محلول‌های آبی مورد استفاده قرار گرفت و توسط آنالیزهای FESEM،BET،XRD وXRF مشخصه‌یابی شد. آنالیز FESEM نشان دهنده تخلخل مناسب وسطح زبرجاذب می‌باشد که می‌تواند قابلیت جذب به نمونه بدهد. طبق آنالیز XRD با توجه به کاهش شدت پیک‌های کریستالی مربوط به متاکائولین و افزایش فاز آمورف در ساختار نهایی می تواند فرآیند ژئوپلیمرازاسیون را نتیجه گرفت. طبق آنالیز بدست آمده BET سطح ویژه [m2 g-1] 1545/2 و حجم کل منافذ [cm3 g-1] 0020217/0 و میانگین قطر منافذ [nm] 7535/3 است. با توجه به نتایج نانو ذرات سنتز شده از نوع مزوپور است. مواد مزوپور دارای حفره‌هایی با قطر 2 تا 50 نانومتر هستند و سیلیس‌ها و آلومینا هم از دسته مواد مزوپور هستند. آزمایش‌های به صورت ناپیوسته در شرایط مختلف بررسی شد. پارامتر‌های موثر جهت فرآیند جذب شامل PH، دما، دوز جاذب بررسی شد. در زمان‌های اولیه شاهد افزایش جذب هستیم و مقدار متیلن بلو کاهش می‌باید تا این که بعد از 240 دقیقه ظرفیت جذب جاذب تقریباً عددی ثابت می‌شود. طبق مقادیر بدست آمده از ضریب همبستگی (R2) مدل‌های سینتیک فرآیند حذف متیلن بلو توسط جاذب متاکائولین فرایند جذب با مدل سینتیکی شبه درجه دوم بهترین تطابق را دارد. لذا مکانیزم جذب فیزیکی کنترل کننده سرعت جذب بوده است و نتیجه می‌گیریم که حذف میتلن‌بلو از طریق گروه‌های عاملی روی سطح جاذب بوده است نه از طریق مکانیزم نفوذ. ظرفیت جذب با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد که این می‌توان به گرما زا بودن فرآیند اشاره کرد. طبق مقادیر بدست آمده از ضریب همبستگی (R2) مدل‌های ایزوترم فرآیند حذف متیلن بلو توسط جاذب متاکائولین بیانگر این است که فرایند جذب با مدل ایزوترم فرندلیچ بهترین تطابق را دارد. مثبت بودن SΔ نشان دهنده افزایش بی نظمی در طول فرایند جذب است و منفی بودن HΔ نشانگر گرما زا بودن فرایند حذف متیلین بلو توسط جاذب متاکائولین است در واقع نشان می دهد با افزایش دما حذف متیلن بلو کاهش می یابد. با افزایش جاذب، افزایش جذب متیلن بلو را داریم و غلظت متیلن بلو کاهش می‌یابد. بیشترین مقدار درصد حذف رنگ در mg 125/0 نانوجاذب با مقدار 65/89% بدست آمد. افزایش درصد حذف رنگ از طریق مقدار جاذب مي‌توان مربوط به افزایش تعداد سایت‌های فعال جاذب باشد. بالاترین ظرفیت جذب متیلن بلو در محلول 13 pH= ثبت شد و کاهش تدریجی ظرفیت جذب را می‌توان در محیط اسیدی مشاهده کرد. همان‌طور که در شکل نشان داده ‌شده است، مقدار 10 pHpzc= است که نشان می‌دهد سطح جاذب بار مثبت دارد. از طرف دیگر، سطح جاذب می‌تواند در محیط pH پایه به بار منفی تبدیل شود و بنابراین یک نیروی جاذبه الکترواستاتیک قوی می‌تواند بین گروه عاملی با بار منفی در سطح جاذب و گروه بار مثبت متیلن بلو ایجاد شود؛ بنابراین، محلول 13pH= بهترین کاربرد محلول برای کاربردهای بعدی تعیین می‌شود و با افزایش PH اندازه حفره‌ها افزایش پیداکرده است.برای دفع رنگ از 2 روش برای احیای جاذب استفاده شد در روش اول جاذب بعد از جذب در هیدروکلریک اسید قرار داده شد و 4 تا 5 بار شست و شو داده شد. در روش دوم بعد از جذب جاذب در کوره قرار داده شد. در هر دو روش 4 بار احیا تکرار شد. لذا جاذب ما همچنان قابلیت جذب رنگ را دارد ولی در روش اول (احیا با هیدروکلریک اسید)جاذب بازدهی بهتری نسبت به حالت کوره دارد.

کلیدواژه: حذف رنگ، فوم ژئوپلیمری، متاکائولین، متیلن بلو