دانلود پایان نامه : ساخت کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی وینیل الکل و کاربرد آن در حذف رنگ متیل اورانژ از محلول های آبی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی

عنوان : ساخت کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی  وینیل الکل و کاربرد آن در حذف رنگ متیل اورانژ از محلول های آبی

وزارت علوم،تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان نامه

مقطع کارشناسی ارشد

رشته:مهندسی شیمی

 

عنوان :ساخت کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی  وینیل الکل و کاربرد آن در حذف رنگ متیل اورانژ از محلول های آبی

استاد راهنما: جناب آقای دکتر مازیار شریف زاده

استاد مشاور:دکتر غزاله امینی

تابستان 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)

چکیده:

در این تحقیق به بررسی جذب رنگ متیل اورانژ که از رنگ های پر کاربرد در صنایع نساجی است توسط جاذب پلی پیرول بر مبنای پلی وینیل الکل پرداخته شده است.

آزمایش ها در سیستم ناپیوسته و توسط محلول رنگی با غلظت 40ppm انجام شد. جاذب پس از سنتز توسط آنالیز اسکن میکروسکپ الکترونی وتبدیل فوریه مادون قرمز مورد بررسی قرارگرفت.

و در نهایت اثر پارامترهایی چون pH، زمان تماس،جرم جاذب و غلظت اولیه مطالعه شد و تمام این پارامترها مورد بهینه سازی قرار گرفت.

نتایج حاکی از آن بود که pH بهینه برای جذب رنگ در شرایط مذکور و در دمای 20 درجه سانتی گراد ، 9 بوده است. میزان جذب پس از 17 دقیقه به تعادل رسید و مقدار جرم جاذب بهینه با توجه به توجیه اقتصادی 25/0 گرم در نظر گرفته شد.

سینتیک با مدل های موریس وبر، شبه درجه اول و شبه درجه دوم بررسی و مدل شبه درجه دوم بهترین ضریب همبستگی و در نتیجه بهترین تطابق را داشت.

ایزوترم های لانگمویر، فرندلیچ و دوبینین – رادشکویچ بررسی و در نتیجه آن مدل لانگمویر بهترین تطابق را نشان داد که در نتیجه آن جذب از یک مدل تک لایه تبعیت می کند.

کلید واژه ها: جذب سطحی، کامپوزیت پلی پیرول بر مبنای پلی وینیل الکل، متیل اورانژ ، پساب رنگی

 

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                            صفحه

فصل اول:مقدمه و کلیات تحقیق

1-1مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….2

1-2-طبقه بندی رنگ ها………………………………………………………………………………………..4

1-2-1-رنگ های بازی…………………………………………………………………………………………………..4

1-2-1-1-خصوصیات رنگ های بازی…………………………………………………………………..5

1-2-1-2-کاربرد رنگ های بازی…………………………………………………………………………..5

1-2-2-رنگ های اسیدی………………………………………………………………………………………………..5

1-2-3-رنگ های مستقیم………………………………………………………………………………………………..6

1-2-4-رنگ های دندانه ای……………………………………………………………………………………………..6

1-2-5-رنگ های آزوییکی………………………………………………………………………………………………7

1-2-6-رنگ های گوگردی………………………………………………………………………………………………7

1-2-7-رنگ های خمره ای……………………………………………………………………………………………..7

1-2-8-رنگ های کلوییدی…………………………………………………………………………………………….8

1-2-9-رنگ های فعال………………………………………………………………………………………………….8

1-3-آلودگی ناشی از رنگ ها……………………………………………………………………………….9

1-3-1-آلودگی ناشی از حلال ها و کنترل آن……………………………………………………………………9

1-3-2-آلودگی ناشی از رنگ ها و کنترل آن ها………………………………………………………………..10

1-3-2-1-رنگ های اپوکسی……………………………………………………………………………….10

1-3-2-2-رنگ های پلی اورتانی………………………………………………………………………….10

  1-3-2-3-رنگ های وینیلی……………………………………………………………………………….11

1-3-3-آلودگی ناشی از رنگدانه ها………………………………………………………………………………11

1-4-مطالعات در طراحی رنگ ها…………………………………………………………………………11

1-4-1-رنگ هایی برای پلی استرها…………………………………………………………………………………12

1-4-2- رنگ هایی برای پلی آمیدها و پروتئین ها……………………………………………………………..12

1-4-3-رنگ هایی برای پلیمرهای کاتیونی……………………………………………………………………….12

1-4-4-رنگ برای پلیمرهای سلولزی………………………………………………………………………………12

1-4-5-رنگ مو ها………………………………………………………………………………………………………..13

1-5-کاربرد رنگ ها…………………………………………………………………………………………….13

1-6-جنبه های محیط زیستی………………………………………………………………………………..17

1-7-جنبه های سمی بودن رنگ…………………………………………………………………………….17

1-8-حذف رنگ از پساب رنگی…………………………………………………………………………..18

1-8-1-ویژگی فاضلاب های نساجی…………………………………………………………………..18

1-9- تصفیه فاضلاب نساجی……………………………………………………………………………..19

1-9-1تیمارهای فیزیکی………………………………………………………………………………………………..23

1-9-1-1-جذب……………………………………………………………………………………………….23

1-9-1-2-فیلتراسیون غشایی………………………………………………………………………………24

1-9-1-3-تبادل یونی……………………………………………………………………………………….24

1-9-1-4-انعقاد……………………………………………………………………………………………….24

1-9-2-تیمارهای شیمیایی……………………………………………………………………………………………25

1-9-2-1-شناساگر فنتون………………………………………………………………………………….25

1-9-2-2-ازون دهی………………………………………………………………………………………..25

1-9-2-3-فتوشیمیایی………………………………………………………………………………………26

1-9-2-4-سدیم هیپوکلراید………………………………………………………………………………26

1-9-3-الکترولیز………………………………………………………………………………………………………..26

1-9-4-اکسیداسیون هوای مرطوب………………………………………………………………………………26

1-9-5-فراصوت………………………………………………………………………………………………………..27

1-9-6-تیمار بیولوژیکی……………………………………………………………………………………………..27

1-10-جذب……………..…………………..…………..…………………………………29

1-10-1 جاذب های رایج ………………………………………………………………………………29

1-10-1-1-کربن فعال……………………………………………………………………………………30

1-10-1-2-چیپس چوب………………………………………………………………………………..30

1-10-1-3-زغال نارس…………………………………………………………………………………..30

1-10-2-جذب سطحی……………………………………………………………………………………………….31

1-10-2-1-عوامل موثر بر روی جذب……………………………………………………………….31

1-10-2-1-1-سطح تماس……….……..…………………………………………………….32

1-10-2-1-2-غلظت………………………………………………………………………….32

1-10-2-1-3-دما……………….………………………………………………………………..32

1-10-2-1-4-نوع ماده جاذب و جذب شونده…………….………………………………….32

1-10-2-1-5- حالت ماده جاذب و جذب شونده..…………..………………………………32

1-10-2-1-6-pH محیط……………………………………………………………………………………..33

1-10-3-ایزوترم های جذب…………..……………..……………………………………..34

1-10-3-1-مدل ایزوترم لانگمویر…………..……………….………………………………34

1-10-3-2-ایزوترم فروندلیچ…………………………….……………………………………35

1-10-4-مدل های سینتیکی……………..…………….……………………………………..36

1-11-متیل اورانژ……….………..…………….…………….……………………………….38

1-12-طبقه بندی رنگ های آزو..………………..……………..…………………………..38

1-12-1-مونو آزو………….………………..…….…………………………………………38

1-13-ویژگی های پلی پیرول و کامپوزیت هایش…………………………..……………..39

1-13-1-روش تولید……………………………………….……………………………….………..39

فصل دوم:ادبیات و پیشینه تحقیق

مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………42

2-1-تاریخچه رنگ ها………………………………………………………………………………………..42

2-2-حذف متیل اورانژ و متیلن بلو از فاضلاب…………………………….………………44

2-3-حذف رنگ از فاضلاب توسط کربن فعال ارزان قیمت به دست آمده از ضایعات کشاورزی ……………………..44

2-4-مطالعه سینتیک و ایزوترم حذف متیل اورانژ از فاضلاب با استفاده از کاتالیست اکسید مس تهیه شده توسط کاغذ چاپ باطله………………..………..……………………………45

2-5-سینتیک و مکانیزم جذب رنگ متیل اورانژ روی سیلیکاژل اصلاح شده باقی مانده از یک کارخانه ………………………………………………………………………………………………………46

2-6-تصفیه پیشرفته فاضلاب حاوی متیل اورانژ و فلزات سنگین بر رویTio2 و خاکستر و مخلوطشان…………………………..…………………………………………………………47

2-7-مدل سینتیکی برای حذف متیل اورانژ از محلول آبدار با استفاده از بذر درخت آووکادو………………………….…………………………..…………………………………..47

2-8-ایزوترم دو پارامتریجذب متیل اورانژ توسط کربن فعال……………………………48

2-9-مطالعه سینتیک و ایزوترم جذب نیکل از فاضلاب رنگی توسط کامپوزیت PPy/PVA…………………………………………………………………………………………………………49

2-10-روش های نوین…………………………………………………………………………………………………..50

2-10-1-بهبود تصفیه پساب های نساجی توسط تابش پرتو الکترونی……………………….50

فصل سوم:مواد و روش آزمایش

3-1-مواد و روش های آزمایش……………………..………………………………………..53

3-2-مشخصات متیل اورانژ………………….………………………………………………..54

3-3-روش انجام آزمایش…………………….………………………………………………..55

3-4-ساخت کامپوزیت ………………………………………..……………….PPy/PVA57

3-5-ساخت جاذب پلی پیرول.………………………………………………………………57

 

فصل چهارم:محاسبات و یافته های تحقیق

4-1-بررسی ساختار جاذب ها به وسیله FTIRوSEM…………………………………………….60

4-1-1-بررسیSEM………………………………………………………………………………………….64

4-2-بررسی عوامل مختلف روی جذب…………………..…..……………………………..68

4-23-1-بررسی اثر pH بر راندمان جذب………………………..………………………..68

4-2-2-بررسی اثر زمان انجام واکنش بر روی راندمانحذف..…………………………..69

4-2-3-بررسی اثر میزان جاذب بر رویراندمان حذف ………..…….…………………..70

4-2-4-بررسی اثر غلظت محلول رنگی متیل اورانژ بر راندمان جذب……………………71

4-3-بررسی سینتیک جذب..……………………..…………………………………………..72

4-3-1-معادله خطی شده موریس وبر……………………………………..…………………73

4-3-2-معادله خطی شده شبه درجه اول…………………..………………………………..73

4-3-3-معادله خطی شده شبه درجه دوم…………………..………………………………..74

4-4-بررسی ایزوترم های جذب……………………..……………………………………….75

4-4-1-معادله خطی شده لانگمویر……….…………….……………………………………76

4-4-2-معادله خطی شده فرندلیچ……………………………………………………………77

4-4-3-معادله خطی شده دوبینین-رادشکویچ……………………………..……………….78

4-5-مقایسه میزان جذب متیل اورانژ توسط جاذب هایPPy,PVA,PPy/PVA………..79

 

فصل پنجم:جمعبندی و پیشنهادات

5-1-نتیجه گیری……………….…………………………………………………………………..82

5-2-پیشنهادها…..………….…….………………………………………………………………..83

پیوست: منابع و مآخذ

 

 

فهرست علایم و نشانه ها

عنوان علامت اختصاری

پلی­پیرول……………………………….. PPy

پلی­پیرول کت شده بر روی پلی ونیل الکل…….. PPy/PVA

غلظت تعادلی…………………………… Ce(ppm)

غلظت در زمان………………………….. Ct(ppm)

غلظت اولیه……………………………. Ci (ppm)

ضریب همبستگی………………………………. r2

ثابت لانگمویر………………………….. Kl (l/mg)

ثابت فرندلیچ………………………….. Kf (mg/g)

ثابت دوبینین ـ رادشکویچ……………… kad (mol2/kj2)

ثابت معادله موریس-وبر…………… Kid (mg.g-1.min-0.5)

ثابت معادله شبه درجه یک……………….. k1 (1/min)

ثابت معادله شبه درجه دو…………… k2 (g.mg-1.min-1)

حجم محلول………………………………. V (lit)

زمان………………………………….. t (min)

ثابت معادله فرندلیچ (شدت جذب)……………….. n

ثابت تعادل ترمودینامیکی…………………….. Kc

ظرفیت جذب در زمان…………………….. qt t(mg/g)

ظرفیت جذب در تعادل…………………….. qe (mg/g)

ظرفیت اشباع ایزوترم تئوری………………. qs (mg/g)

 

 

فهرست جدول ها

 

عنوان صفحه                    

جدول (1-1):طبقه بندی ومثال هایی از رنگ ها بر اساس حضور کروموفورها……..13

جدول (1-2):گروه بندی کاربردی رنگ ها……………………………………………………14

جدول (1-3):انواع آلاینده ها در فاضلاب نساجی………………………………………….18

جدول (1-4):مزایا و معایب روش های حذف رنگ……………………………………….28

جدول(1-5):شرایط بهینه برایPPy و کامپوزیت هایش………………………………….40

جدول (3-1):وسایل و تجهیزات……………………………………………………………….53

جدول(3-2):مواد شیمیایی……………………………………………………………………….53

جدول(3-3):مشخصات متیل اورانژ……………………………………………………………54

جدول(4-1)مقایسه مدل های سینتیکی جذب متیل اورانژ……………………………….75

جدول(4-2 )مقایسه مدل های ایزوترم جذب متیل اورانژ……………………………… 79

جدول(4-3):مقایسه مقدار جذب جاذب های مختلف برای رنگ متیل اورانژ

( پلی پیرول خالص ، جاذب و پلی وینیل الکل)…………………………………………..80

 

 

 

فهرست شکل ها

 

عنوان  صفحه

شکل (1-1):تجزیه یک رنگ آزو ……………………………………………………………………………..21

شکل (1-2):اکسیداسیون یک رنگ آزو فنولیک توسط آکاز…………………………………………….22

شکل(1-3):زغال ها رنگ بر…………………………………………………………………………………….31

شکل(3-1):ساختار متیل اورانژ………………………………………………………………………………….55

شکل (3-2):ساخت جاذب پلی پیرول وپلی پیرول/ پلی وینیل الکل…………………………………58

شکل (3-3):تهیه محلول های شاهد ………………………………………………………………………….58

نمودار(4-1)تصویر  FTIR از پیرول خالص…………………………………………………………………63

نمودار (4-2)تصویر  FTIR ازپلی وینیل الکل خالص…………………………………………………….63

نمودار (4-3)تصویر  FTIR از کامپوزیتPPY/PVA…………………………………………………….63

شکل (4-1) شکل  تصویر SEM برای جاذب پلی پیرول ……………………………………………..66

شکل( 4-2) تصویر SEM برای کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی وینیل الکل با بزرگنمایی های مختلف………………………………………………………………………………………………………………….67

شکل (4-3) تصویر SEM برای کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی وینیل الکل با بزرگنمایی های

مختلف…………………………………………………………………………………………………………………..67

نمودار(4-4):منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ نسبت به pH  های مختلف………………..68

نمودار(4-5) منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ نسبت به زمان های مختلف………………..69

نمودار(4-6):منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ نسبت به جرم جاذب………………………..70

نمودار(4-7)منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ بر حسب غلظت اولیه رنگ متیل اورانژ…………………………………………………………………………………………………………………………….71

نمودار(4-8) معادله خطی شده موریس – وبر برای حذف رنگ متیل اورانژ………………………….73

نمودار(4-9)معادله خطی شده شبه درجه یک برای حذف رنک متیل اورانژ………………………….74

نمودار(4-10) معادله خطی شده شبه درجه دوم برای حذف رنگ متیل اورانژ……………………….75

نمودار(4-11)ایزوترم لانگ مویر…………………………………………………………………………………..76

نمودار(4-12)ایزوترم فروندلیچ…………………………………………………………………………………….77

نمودار(4-13)مدل دوبینین-رادشکویچ…………………………………………………………………………..78

1-1-مقدمه:

با گسترش صنایع و کارخانجات، ناگزیر پساب های صنعتی نیز به شدت رو به افزایش است. آزادسازی این پساب ها در محیط زیست موجب اختلال در زندگی انسان و موجودات زنده می شود.

رنگ ها بخش مهمی از ضایعات صنایع می باشند که به شدت روی آب تاثیر گذاشته و به سختی قابل جداسازی است .

بسیاریاز صنایع، مثل صنایع کاغذ،نساجی، پلاستیک، از انواع رنگ ها استفاده می کنند. که در این میان کاربرد رنگ در صنایع نساجی چشمگیر است.

حضور مقدار کمیرنگ درپساب  صنایع نساجی موجب کاهش شفافیت و ایجاد واکنش های شیمیایی در آب می شود. رنگ ها به صورت هیدرولیز شده در پساب ها وجود دارند که توسط فیلتر ها قابل جداسازی نیستند]12[.

در سال 1997 سازمانی در بریتانیا با عنوان ETAD[1] شکل گرفت که هدف آن تصویب قوانینی جهت ارائه شاخص هایی برای توسعه بهداشت آب و پساب های صنعتی بوده است.

این سازمان بالغ بر 4000 نوع رنگ را مورد مطالعه قرار داد و آلوده ترین رنگ را رنگ های بازی معرفی نمود. در سال 1997 سازمان محیط زیست بریتانیا اعلام کرد که درصد حضور رنگ در پساب های صنعتی باید صفر باشد، یعنی نباید هیچ رنگی در آب حضور داشته باشد و وارد محیط زیست شود.میزان مصرف آب در صنایع نساجی 250-25 متر مکعب به ازی هر تن محصول است]3و2[.

رنگ ها دارای ساختاری پیچیده اند که در صنایع نساجی به مقدار گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته و سرانجام وارد محیط زیست می شوند]4[. رنگ ها از نظر شیمیایی و کاربرد به گروه های مختلفی تقسیم می شوند]5[.عمدتا به دلیل راندمان پایین رنگرزی و گاها بنا به ماهیت رنگ ها ، حدود 50 درصد رنگ های راکتیو،20-8 درصد رنگ های دیسپرس[2]، و یک درصد از رنگ های پیگمنت[3] مستقیما وارد فاضلاب می شوند]6و7[.

رنگ های راکتیو آزو بزرگترین دسته از رنگ های مصنوعی محلول در آب بوده که دارای بیشترین تنوع می باشند.معمولا این رنگ ها نسبت به تجزیه بیولوژیکی مقاوم بوده و قابل حذف نمی باشند. دلیل آن شاید فقدان آنزیم های ضروری برای تجزیه رنگ ها در محیط زیست است ]9.[هیدرولیز رنگ زمانی اتفاق می افتد که مولکول رنگ به جای واکنش با گروه هایهیدروکسیل سلولز با آب واکنش می دهد]8[. رنگ های هیدرولیز شده قابل استفاده مجدد نمی باشند]7[.

از آنجا که بسیاری از رنگ ها از طریق تجزیه بیولوژیکی قابل حذف نمی باشند ، تحقیقات در زمینه  حذف آن ها بسیار مورد توجه قرار گرفته است]6[.

مطالعات نشان داده که رنگ ها دارای خاصیت سرطان زایی به ویژه سرطان مثانه در انسان می باشند]10[.

در نتیجه رنگ های نساجی تهدیدی برای سلامت انسان و محیط زیست در سراسر جهان محسوب می شود و پساب ها باید قبل از ورود به طبیعت به نحو مطلوبی پالایش شوند]11و1[.

در شرایط متداول 50 – 20 درصد از رنگ های راکتیو مصرفی در فرایند نساجی هدر رفته و به دلیل تغییر ساختار شیمیایی در طی مرحله رنگرزی نمی توانند مورد استفاده مجدد قرار بگیرند.

تخلیه کنترل نشده این رنگ ها اثرات غیر قابل جبرانی را در بر دارد . رنگ های راکتیو در مقابل نور و عوامل شیمیایی مقاوم بوده و در محیط های طبیعی بسیار پایدار می باشند. لذا مدیریت فاضلاب های حاوی رنگ های راکتیو از دیدگاه زیست محیطی حائز اهمیت است. رنگ های راکتیو سولفوناته و بسیار محلول در آب بوده و جذب آنها بر روی توده های بیولوژیکی ضعیف است و تحت شرایط هوازی در سیستم های تصفیه متداول تجزیه نمی شوند]1[.

[1]Ecological and toxicological Association of Dyes

[2] Desperse dyes

[3] Pigment

تعداد صفحه : 113

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 :        09361998026        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