دانلود پایان نامه ارشد : مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگ آزو نارنجی توسط خاک اصلاح شده

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته شیمی 

گرایش : معدنی

عنوان : مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگ آزو نارنجی توسط خاک اصلاح شده

دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد

دانشکده علوم پایه، دانشکده شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه­ی کارشناسی ارشد «M.Sc»

گرایش: معدنی

عنوان:

مطالعه سینتیک جذب سطحی رنگ آزو نارنجی توسط خاک اصلاح شده

 استاد راهنما:

دکتر سعیده ‌هاشمیان

 استاد مشاور:

دکتر محمد حسین مسلمین

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

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

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- استفاده همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی.. 16

1-11- تفاوت­های سینتیک و ترمودینامیک… 16

1-12- جاذب­ها 17

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 تحقیق.. 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 استفاده 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- بررسی ساختار مدل آلوده کننده و جاذب‌ها 37

4-1-1- طیف FTIR.. 39

4-1-2- تصویر میکروسکوپی (SEM) 43

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

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

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

4-4- ایزوترم جذب… 60

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

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

4-4-3- بررسی 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 استفاده 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 تحقیق، جذب رنگ راکتیو نارنجی روی Bentonit/CTAB، Kaolin/CTAB و Clay/CTAB توسط فرآیند جذب سطحی بررسی شد. 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 شد. جذب به یک ماکزیمم در تمام pHها و زمان تماس 60 دقیقه رسید. بررسی سینتیکی نشان داد، عمل 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 انسان، آب شاید یکی از اجزاء بی­نظیر جهان هستی باشد. آب از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است که این دو عنصر در شرایط معمولی به صورت گاز می­باشند.

انسان 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 مشکلات زیادی در صنایع می­شود. آب ماده­ای حیاتی است که حدود 60 تا 70 درصد وزن انسان رشد یافته را تشکیل می­دهد و بعد از اکسیژن مهمترین ماده برای زیستن می­باشد. دو سوم سطح زمین را آب فرا گرفته و به طور کلی می­توان گفت که منابع موجود آب دو نوع است: 1- آبهای زیرزمینی 2- آبهای سطحی .ناخالصی­هایی که ممکن است در منابع آب موجود باشند به دو دسته جامدهای معلق و محلول تقسیم می­شوند [1].

یکی از مشکلات عمده زیست محیطی وجود ترکیبات آلی به ویژه ترکیبات رنگی در آب می­باشد. بنابراین لازم است 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 است. با توجه به اثرات سمی ناشی از حضور این فضولات حتی با غلظت کم و به منظور ارتقای شرایط زیست محیطی آب­های سطحی و رودخانه­ها، روش­های تصفیه­ی معمول باید 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 است که می­توان برای تصفیه­ی پساب­های فاضلاب­های صنعتی استفاده نمود.

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

این فصل برخی از مطالعات و کارهای انجام شده توسط پژوهشگران به منظور حذف ناخالصی­ها از پساب­های صنعتی را مرور و مختصری از تحقیق 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 شود. خاصیت جدا شدن آسان و بار الکتریکی منفی سبب انتشار وسیع آن در آب می­شود. بنتونیت کاتیون­های قابل مبادله Na+، Ca+ یا Mg+ داشته و از هر کانی دیگر به جز 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 است که نوع سدیم­دار تا دمای 400 درجه سانتیگراد پایدار است. 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 ولی 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 شود 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 می­شود.

1-3- زئولیت

زئولیت­ها از دسته­ی کانی­های رسی هستند که همچون سایر کانی­های رسی از پایه هیدروسیلیکات­های­آلومنیوم همراه با برخی کاتیون­ها و اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی تشکیل شده­اند. این کمپلکس کریستالی سیلیکاته زنجیره­های گسترده و پیوسته­ای را به وجود می­آورند که با توجه به نحوه­ی 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 برخی 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 است. به طوری که در حال حاضر بیش از 40 نوع کانی زئولیت طبیعی کشف و بیش از 150 نوع زئولیت مصنوعی ساخته شده است که هر یک کاربرد اختصاصی خود را دارد.

خواص منحصر به فرد ذکر شده 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 است.

 1-4- کائولن

کائولن از مجموعه کانی­های رسی بوده و فرمول شیمیایی آن Al2Si4(OH)8 است. کانی­های کائولن شامل کائولینیت، دیکیت، ناکریت و هالوزیت می­باشند. فراوان­ترین کانی این گروه کائولینیت است. 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 از جمله 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 می­شود 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 است 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 استفاده 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 استفاده از آن در صنعت کاغذ به عنوان پرکننده و پوشش دهنده می­باشد. سایر منابعی که از کائولن استفاده می­کنند به ترتیب میزان 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

استفاده از کائولن در کاغذسازی باعث نرمی کاغذ خواهد شد و جذب جوهر، درخشندگی، ارزانی و پوشش مناسب از دیگر مزیت­های استفاده از کائولن در صنایع کاغذسازی است. کاغذ اگر حتی خخل و ناهمواری­های بین الیاف سلولزی آن به وسیله­ی پرکننده­ی معدنی پر شده باشد، بمنظور استفاده در فرآیند چاپی مدرن، تا زمانی که پوشش سطح را نداشته باشد، مناسب نیست. استفاده از پرکننده در خمیر کاغذ بخشی از شکاف­ها و درزهای بین الیاف سلولز را پرکرده، لذا 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 می­شود. کائولن به سرعت در آب پراکنده شده و به وسیله­ی ماشین­های مدرن پوشش دهنده، پوشش نازک به کاغذ داده می­شود. در صنعت تولید کاغذ، کائولن مورد استفاده باید به سرعت در آب معلق گردد. اندازه ذرات و دانه­بندی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است.

1-4-2- داروسازی

کائولن در صنعت داروسازی با ترکیب سیلیکات آلومنیوم آبدار شناخته شده است. از کائولن برای تهیه­ی پمادهای مسکن درد، کاهش دردهای التهابی و معالجه­ی بیماری­های معده و روده استفاده می­شود.

1-4-3- رنگسازی

استفاده از کائولن در رنگسازی پلاستیک سبب کنترل ویسکوزیته می­شود. 10% کائولن در رنگسازی باعث بالا رفتن قدرت پوشش­دهی، روان کنندگی و پخش کردن رنگ می­شود. 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 استفاده قرار می­گیرد. کائولن کلسینه شده، اصلی­ترین کائولن به کار برده شده در صنایع رنگسازی است. روشن بودن رنگ ضمن ناشفاف بودن، از خصوصیات کائولن مصرفی در صنایع رنگسازی است و مشابهت خاصی با کائولن مصرفی در صنایع کاغذ دارد.

1-4-4- لاستیک­ سازی

در صنعت لاستیک سازی نیز کائولن را به عنوان ماده­ی پرکننده به کار می­برند. کائولن مقاومت در برابر سایش و صلبیت آن را افزایش می­دهد. از کائولن خالص و نرم در لاستیک­های نرم نظیر کاشی­های لاستیکی و کائولن ناخالص در تهیه­ی لاستیک­های سخت نظیر پاشنه و کف در کفش­ها و لاستیک خودروها استفاده می­شود. در صنایعی که ذرات درشت مزاحم است مانند صنایع لاستیک که به وسیله­ی اکستروژن شکل داده می­شوند. از کائولن کلسینه شده در صنایع لاستیک سازی به عنوان پوشش استفاده می­گردد. از خصوصیات عمده کائولن مصرفی در صنعت لاستیک سازی این است که 5/99% ذرات باید زیر 44 میکرون باشد.

تعداد صفحه :87

قیمت : 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 :        09199970560        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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

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