دانلود پایان نامه:حذف همزمان آرسنیک و باکتری از آب با استفاده از نانوجاذب های برمبنای کیتوسان اصلاح شده با فلز

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :علوم و فناوری نانو

گرایش : نانوشیمی

عنوان : حذف همزمان آرسنیک و باکتری از آب با استفاده از نانوجاذب های برمبنای کیتوسان اصلاح شده با فلز

دانشگاه مراغه

دانشکده علوم پایه

گروه شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته علوم و فناوری نانو- نانوشیمی

 

عنوان:

حذف همزمان آرسنیک و باکتری از آب با استفاده از نانوجاذب های برمبنای کیتوسان اصلاح شده با فلز

اساتید راهنما:

دکتر سید سیامک زواره

دکتر محمود زارعی

 

استاد مشاور:

دکتر مرتضی ایرانیفام

 

بهمن 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

فصل اولمقدمه و بررسی منابع1-1- مقدمه........................................... 31-2- آرسنیک.......................................... 41-3- روش های حذف آرسنیک از آب........................ 61-3-1- روش فرآیند غشایی اسمز معکوس................ 61-3-2- روش انعقاد و لخته سازی-ترسیب............... 71-3-3- روش جذب سطحی............................... 81-4- تعریف جذب سطحی.................................. 91-4-1- مهمترین عوامل موثر بر جذب سطحی............... 101-4-1-1-  مساحت سطح جذب........................ 101-4-1-2- ماهیت ماده جذب شونده و جاذب........... 111-4-1-3-  pH................................... 111-4-1-4- دما................................... 111-4-2- اساس پدیده جذب سطحی............................ 121-4-3- مکانیسم فرآیند جذب........................... 131-4-3-1- جذب سطحی فیزیکی............................ 141-4-3-2- جذب سطحی شیمیایی.......................... 151-4-4- جاذب های مورد استفاده در جذب سطحی............ 161-5- متداولترین جاذب های مورد استفاده در حذف آرسنیک. 171-5-1- کیتوسان و نانوکامپوزیت های آن............. 171-5-2- آلومینای فعال............................. 191-5-3- نانوذرات آهن صفر ظرفیتی................... 201-6- ایزوترم های جذب سطحی........................... 201-6-1- ایزوترم جذب لانگمویر....................... 211-6-2- ایزوترم فروندلیچ.......................... 231-7- سنتیک جذب...................................... 241-7-1- مدل سنتیکی شبه مرتبه اول.................. 251-7-2- مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم.................. 251-7-3- مدل نفوذ درون ذره­ای....................... 261-8- برخی از مواد دارای خاصیت آنتی باکتریال......... 271-8-1- کیتوسان................................... 271-8-2- یون های مس و کمپلکس کیتوسان- مس........... 281-8-3- نانوذرات نقره............................. 291-9- مروری بر کارهای انجام شده...................... 301-10- اهداف پروژه حاضر.............................. 34فصل دوممواد و روش ها2-1- مواد شیمیایی مورد استفاده...................... 392-2- جاذب های مورد استفاده برای حذف آرسنیک (III)....... 422-3- تهیه جاذب ها................................... 422-3-1-  روش تهیه کامپوزیت کیتوسان/نانوآلومینا.... 422-3-2- روش سنتز نانو جاذب کیتوسان/آلومینا اصلاح شده با مس(II) 422-4- دستگاه های مورد استفاده........................ 432-5- بررسی خصوصیات جاذب ها.......................... 432-6- روش تهیه محلول استاندارد آرسنیت................ 442-7- آزمایشات جذب دسته ای (بچ)...................... 452-7-1- بررسی مقدار بهینه نانوآلومینا در کامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 جهت حذف As(III)........................................ 452-7-2- بررسی نسبت بهینه مس به کیتوسان در نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 جهت حذف As(III)   ................................... 462-7-3- بررسی تاثیر غلظت اولیه آرسنیک بر فرآیند جذب سطحی (مطالعات ایزوترم جذب)............................... 462-7-4- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب سطحی As(III) (مطالعات سنتیک جذب).......................................... 472-8- بازجذب و استفاده مجدد از جاذب ها............... 472-9- روش آنالیز..................................... 482-10- بررسی اثر تداخل یون های رایج.................. 482-11- بررسی خاصیت ضد میکروبی جاذب ها................ 48فصل سومنتایج و بحث3-1- بررسی ساختار و ویژگیهای جاذبهای کیتوسان، کیتوسان/نانوآلومینا و مس-کیتوسان/نانوآلومینا........ 533-1-1- ویژگی های مورفولوژی جاذب ها................. 533-1-2- مطالعاتEDX   جاذب ها........................ 563-1-3- مطالعاتAFM   جاذب ها........................ 573-1-4- مطالعاتXRD   جاذب ها........................ 583-1-5- مطالعات FTIR  جاذب ها ....................... 613-2- ساختار فرضی نانوکامپوزیت کیتوسان/آلومینا....... 663-3- بررسی پارامترهای موثر بر جذب As(III) به روش ناپیوسته در دمای محیط و pH خنثی..... 693-3-1- بررسی مقدار بهینه نانوذرات آلومینا در Chitosan/nano-Al2O3 جهت حذف As(III)...... 693-3-2-  بررسی نسبت بهینه مس به کیتوسان در نانوجاذب اصلاح شده جهت حذف As(III)......... 703-3-3- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب سطحی 713-3-4- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب سطحی As(III) 733-4- ایزوترم های جذب سطحی........................... 773-4-1- بررسی ایزوترم های جذب As(III) توسط جاذب کیتوسان.. 773-4-1-1- بررسی ایزوترم لانگمویر..................... 773-4-1-2- بررسی ایزوترم فروندلیج.................... 783-4-2- بررسی ایزوترم های جذب As(III) توسط نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 813-4-2-1- بررسی ایزوترم لانگمویر..................... 813-4-2-2- بررسی ایزوترم فروندلیج.................... 823-4-3- بررسی ایزوترم های جذب As(III) توسط نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3......... 843-4-2-1- بررسی ایزوترم لانگمویر..................... 843-4-2-2- بررسی ایزوترم فروندلیج.................... 853-5- سنتیک­های جذب سطحی.............................. 873-5-1- مدل سنتیکی شبه مرتبه اول.................... 883-5-2- مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم.................... 913-5-3- مدل نفوذ درون ذره­ای......................... 953-6- اثر pH  اولیه................................... 986-7- اثر تداخل یون های رایج........................ 1003-8- قابلیت استفاده مجدد از جاذب................... 1013-9- حذف آرسنیک از آب های طبیعی................... 1013-6- فعالیت ضدمیکروبی.............................. 1024- نتیجه گیری...................................... 1045- پیشنهادات....................................... 1066- منابع........................................... 107فهرست اشکالشکل 1-1-  مراحل جذب در سطوح درونی...................... 13شکل 1-2- نمودار خطی ایزوترم جذب لانگمویر............. 22شکل 1-3-  مقایسه نمودارهای ایزوترم جذب فروندلیچ بر اساس مقادیر n 24شکل 3-1- تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه جاذب های  (a کیتوسان  (b نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3   و (c  نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 .... 54شکل 3-2- میکروگراف های SEM  از   (a کیتوسان خالص     (b نانوکامپوزیت  Chitosan/nano-Al2O3     (c نانوکامپوزیت  Cu-chitosan/nano-Al2O3      پس از جذب.......... 55شکل3-3- آنالیز EDX مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3. 56شکل 3-4- تصاویر AFM  از سطح نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 57شکل 3-5- پراش اشعه X  نمونه نانوذرات آلومینا........ 58شکل 3-6- پراش اشعه X  نمونه کیتوسان................. 59شکل 3-7- پراش اشعه ایکس نمونه نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3. 60شکل 3-8- پراش اشعه ایکس نمونه نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 60شکل 3-9- فازهای کریستالی (a Chitosan/nano-Al2O3  و (b Cu-chitosan/nano-Al2O3  با توجه به الگوهای XRD آنها... 61شکل3-10- طیف FT-IR مربوط به کیتوسان................... 62شکل3-11- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3. 63شکل3-12- طیف FT-IR  مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 64شکل3-13- طیف FT-IR  مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 پس از جذب 65شکل 3-14- طیف FTIR         (a کیتوسان خالص       (b  Chitosan/nano-Al2O3         (c  و  (d  نانوجاذب   Cu-chitosan/nano-Al2O3   قبل و   پس از جذب. 66شکل 3-15- ساختار فرضی نانو کامپوزیت کیتوسان/آلومینا. 67شکل 3-16- ساختار کمپلکس کیتوسان-مس (a) مدل پل (b) مدل آویز 68شکل 3-17- تاثیر غلظت اولیه As(III)  بر ظرفیت جذب سطحی جاذب های مورد استفاده.......... 72شکل 3-18- داده های سنتیک برای جذب As(III)  بر روی  جاذب های مورد استفاده.......... 75شکل 3-19-  فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای جاذب کیتوسان خالص 78شکل 3-20-  فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای جاذب کیتوسان خالص 79شکل 3-21-  فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3........ 81شکل 3-22- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3.. 83شکل 3-23-  فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای نانوجاذب  Cu-chitosan/nano-Al2O3 85شکل 3-24- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای نانوجاذب  Cu-chitosan/nano-Al2O3 86شکل 3-25-  مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III) روی جاذب کیتوسان 88شکل 3-26-  مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III)  روی نانو جاذب Chitosan/nano-Al2O3............ 89شکل 3-27-  مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3 90شکل 3-28-  مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III) روی کیتوسان 91شکل 3-29- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III) روی Chitosan/nano-Al2O3 92شکل 3-30- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3.......... 93شکل 3-31- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی کیتوسان 95شکل 3-32- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی Chitosan/nano-Al2O3 96شکل 3-33- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3 96شکل 3-34- اثر  pH  اولیه روی جذب As(III) توسط کیتوسان خالص،    Chitosan/nano Al2O3   و    Cu-chitosan/nano Al2O3....... 99شکل3-35- تعیین pHpzc  برای جاذب های کیتوسان ، Chitosan/nano Al2O3  و   Cu-chitosan/nano Al2O3....... 99شکل 3-36- ظرفیت جذب As(III) در حضور آنیون های تداخل (500 mg/l). شرایط آزمایش: غلظت آرسنیک سه ظرفیتی 50 mg/l و مقدار جاذب 2 g/l 100شکل 3-37- بازده جذب  Cu-chitosan/nano-Al2O3  نسبت به چرخه های بازسازی 101شکل3-38- نمودار MIC  جاذب ها در برابر گونه های مختلف میکروبی 104فهرست جداولجدول2-1- مشخصات مهم کیتوسان......................... 39جدول 2-2- مشخصات مهم نانو ذرات آلومینا.............. 40جدول 2-3- مشخصات مهم سدیم آرسنیت.................... 41جدول3-1- درصد اتمی و وزنی عناصر مورد استفاده در نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3........................................ 57جدول 3-2- بررسی تاثیر نسبت آلومینا به کیتوسان بر خواص جذبی Chitosan/nano-Al2O3........................................ 69جدول 3-3- بررسی نسبت مس به گلوکز آمین بر روی جذب جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3................................................. 70جدول3-4- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب سطحی جاذب کیتوسان.................................................... 71جدول3-5- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III) بر فرآیند جذب Chitosan/nano-Al2O3.................................................... 71جدول3-6- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)  بر فرآیند جذب  Cu-chitosan/nano-Al2O3................................................. 72جدول3-7- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب As(III)  توسط  کیتوسان.................................................... 74جدول3-8- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب As(III)  توسط Chitosan/nano-Al2O3................................................. 74جدول3-9- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب آرسنیک توسط Cu-chitosan/nano-Al2O3........................................ 75جدول3-10-  بررسی ایزوترم لانگمویر جاذب کیتوسان خالص.. 77جدول3-11- پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III) روی کیتوسان خالص................................................ 78جدول3-12-  بررسی ایزوترم فروندلیچ جاذب کیتوسان خالص. 80جدول3-13- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III) روی کیتوسان خالص................................................ 80جدول3-14-  بررسی ایزوترم لانگمویر نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 81جدول 3-15-  پارامترهای ایزوترم لانگمویر  برای جذب As(III)  روی Chitosan/nano-Al2O3................................................. 82جدول3-16-  بررسی ایزوترم فروندلیچ نانو جاذب Chitosan/nano-Al2O3 82جدول 3-17- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III) روی Chitosan/nano-Al2O3................................................. 83جدول3-18-  بررسی ایزوترم لانگمویر نانو جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 84جدول 3-19-  پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III)  روی Cu-chitosan/nano-Al2O3........................................ 85جدول3-20-  بررسی ایزوترم فروندیچ نانو جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 86جدول 3-21- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3........................................ 86جدول3-22- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب کیتوسان 88جدول3-23- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب Chitosan/nano-Al2O3 89جدول3-24- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 90جدول3-25- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب کیتوسان 91جدول3-26- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب Chitosan/nano-Al2O3 92جدول3-27- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 93جدول 3-28- پارامترهای مدل های سنتیکی شبه مرتبه اول و دوم برای جذب As(III) روی کیتوسان.................................... 94جدول 3-29- پارامترهای  مدل های سنتیکی شبه مرتبه اول و دوم برای جذب As(III)  روی نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 ................. 94جدول3-30- پارامترهای مدل های سنتیکی شبه مرتبه اول و دوم برای جذب  As(III)  روی نانوکامپوزیت                       Cu-chitosan/nano-Al2O3  94جدول 3-31- پارامترهای مدل­ نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی کیتوسان، Chitosan/nano-Al2O3  و   Cu-chitosan/nano-Al2O3............ 97جدول 3-32- پارامترهای فیزیکوشیمیایی نمونه آب طبیعی ( جمع آوری شده از آب زیرزمینی چاه از یک منطقه روستایی مراغه، ایران) مشخص شده با As(III)..... 102جدول 3-33- MIC جاذب ها در برابر گونه های مختلف میکروبی 103

چکیده

هدف از این کار افزایش کارایی جذب کیتوسان نسبت به As(III)، گونه بسیار سمی و متداول آرسنیک در آب های زیرزمینی، و افزایش فعالیت ضدمیکروبی آن در pH خنثی، pH آب های طبیعی، است. بنابراین نانوکامپوزیت مس-کینوسان/آلومینا تهیه و به عنوان جاذب جدید برای حذف As(III) مورد استفاده قرار گرفت. ویژگی های جاذب تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ، طیف سنجی انرژی متفرق کننده اشعه X (EDX)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، طیف سنجی مادون قرمز(FTIR) و  طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD) بررسی شد. جاذب اصلاح شده مورفولوژی سطح متخلخل تری را نسبت به کیتوسان خالص نشان داد. تصاویر فاز  AFM پراکندگی نانوذرات آلومینا در ماتریس پلیمر را نشان داد. نتایج FTIR، EDX و XRD مشخص کردند که یون های Cu2+ با گروه های آمین روی سطح کیتوسان کمپلکس تشکیل داده است. رفتار جذب As(III) بر روی Cu-chitosan/nano-Al2O3، chitosan/nano-Al2O3 و کیتوسان خالص با استفاده از سنتیک جذب و مطالعات ایزوترم در دمای اتاق بررسی شد. داده های جذب برای سه نوع جاذب توسط هر دو مدل لانگمویر و فروندلیچ بخوبی پردازش شدند. داده های سنتیکی نشان دادند که مطابقت خوبی با مدل سنتیکی شبه نوع دوم دارند. جاذب اصلاح شده ظرفیت جذب و سرعت اولیه جذب بالاتری را ارائه کرد. فعالیت ضدمیکروبی جاذب ها توسط روش حداقل غلظت بازدارنده (MIC) مورد مطالعه قرار گرفت. فعالیت ضدمیکروبی  Cu-chitosan/nano-Al2O3  بسیار بالاتر از chitosan/nano-Al2O3  و کیتوسان خالص بود.

فصل اول

مقدمه و بررسی منابع

1-1- مقدمه

اهمیت آب و نقش حیاتی آن در زندگی انسان، حیوان، نبات و محیط زیست آنقدر روشن است که نیاز به دلیل و برهان ندارد. بسیاری از مشکلات بهداشتی کشورهای در حال پیشرفت ناشی از  عدم برخورداری از آب آشامیدنی سالم است. از آنجایی که محور توسعه پایدار، انسان سالم است و سلامت انسان در گرو بهره مندی از آب آشامیدنی مطلوب می باشد بدون تامین آب سالم جایی برای سلامت مثبت و رفاه جامعه، وجود ندارد. آب از دو بعد بهداشتی واقتصادی حائز اهمیت است. از بعد اقتصادی به حرکت درآورنده چرخ صنعت و رونق بخش کشاورزی است. از بعد بهداشتی آب با کیفیت تضمین کننده سلامت انسان است.اگر چه از دید ما پنهان است، اما آب دارای آثار بسیار زیادی در حیات جانداران به ویژه انسان می باشد. آب آشامیدنی علاوه بر تامین مایع مورد نیاز بدن به مفهوم مطلق آن یعنی H2O ، در بردارنده املاح و عناصر ضروری برای موجودات زنده و انسان می باشد که کمبود پاره ای از آن‌ها در آب ایجاد اختلال در بدن موجود زنده می کند. از طرفی آب آشامیدنی در بردارنده عناصر و ترکیبات شیمیایی سمی نیز می باشد که برخی  از آنها سرطان زا بوده و برای سلامتی انسان بسیار مضر هستند. همچنین موجودات ذره بینی گوناگونی نیز در آب پیدا می شوند که بعضی از آنها بیماری زا بوده و ایجاد بیماری های عفونی خطرناکی می کنند. بنابراین توسعه فناوری های مختلف جهت تهیه و تامین آب آشامیدنی سالم برای جامعه از اهمیت بالایی برای ارتقاء سلامت جامعه برخوردار است.فن‌آوری نانو با راهکارهای نوین و جدید خود اظهار می‌دارد که مواد با پایه نانو می‌توانند به فن‌آوری‌های تصفیه آب ارزان قیمت‌تر، بادوام‌تر و مؤثرتری منجر شوند، و  بخشی از نیازهای کشورهای در حال توسعه را برآورده ‌سازند. بر این اساس با توجه به توانمندی های فراوان فناوری نانو نسبت به روش های قدیمی و سنتی موجود، در حذف و کنترل آلودگی های محیطی و همچنین تصفیه و جلوگیری از انتشار آلودگی ها، می توان آن را به عنوان یک تکنولوژی سبز و ابزاری موثر برای دستیابی به توسعه ای پایدار ، چه از نظر اقتصادی و چه از نظر بهره وری بیشتر در نظر گرفت. لذا در این پروژه کاربردهای نانوجاذب های بر مبنای کیتوسان در تصفیه آب آشامیدنی  برای حذف آرسنیک سه ظرفیتی و باکتری مورد بررسی قرار خواهد گرفت.تعداد صفحه : 150قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید