پایان نامه ارشد: مطالعه ترمودینامیکی جذب برخی یون های فلزی بر روی برگ درخت Ziziphus اصلاح شده با نانوگرافن

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی

گرایش : شیمی فیزیک

عنوان : مطالعه ترمودینامیکی جذب برخی یون های فلزی بر روی برگ درخت Ziziphus اصلاح شده با نانوگرافن

دانشگاه آزاد اسلامی واحد گچساران

دانشکده علوم پایه- گروه شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc))

گرایش: شیمی فیزیک

عنوان:

مطالعه ترمودینامیکی جذب برخی یون های فلزی بر روی برگ درخت Ziziphus اصلاح شده با نانوگرافن

استاد راهنما:

دکتر یدالله سقاپور

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:

چکیده…………………………………………… 1

فصل اول: مقدمه و تئوری

1-1- مقدمه……………………………………….. 3

1-2- اهمیت اندازه‌گیری یون های فلزی………………….. 5

1-2-1- اهمیت اندازه‌گیری روی………………………… 5

1-2-2- اهمیت اندازه‌گیری سرب………………………… 5

1-2-3- اهمیت اندازه‌گیری مس…………………………. 6

1-3- روش‌های جداسازی فلزات سنگین…………………….. 7

1-4- جذب سطحی…………………………………….. 7

1-4-2- عوامل موثر بر سرعت جذب سطحی………………….. 8

1-4-3-ترمودینامیک جذب سطحی…………………………. 9

1-4-4- جذب سطحی و ایزوترم‌های جذب…………………… 10

1-5- ایزوترم جذب در سیستم تک جزئی………………….. 11

1-5-1- ایزوترم لانگمویر……………………………. 11

1-5-2- ایزوترم فرندلیچ……………………………. 12

1-6- سینتیک جذب………………………………….. 12

1-7- سیستم‌های جذب سطحی……………………………. 14

1-7-1- سیستم غیر پیوسته…………………………… 14

1-7-2- سیستم بستر ثابت……………………………. 15

1-7-3- بستر ضربه زده……………………………… 16

1-7-4- بستر متحرک پایا……………………………. 16

1-7-5- بستر سیال شده……………………………… 17

1-8- جاذب‌ها……………………………………… 19

1-8-1- جاذب های معدنی…………………………….. 20

1-8-2- جاذب های آلی………………………………. 20

1-8-3- بیوجاذب ها………………………………… 20

1-8-4- ویژگی های کلی جاذب ها………………………. 22

1-9- دسته بندی نانو مواد………………………….. 22

1-9-1- نانوذرات………………………………….. 23

1-9-2- کاربردهای نانو ذرات………………………… 23

1-9-3- خصوصیات ویژه نانوذرات………………………. 24

1-10- معرفی گرافن………………………………… 25

1-11- کاربردهای گرافن…………………………….. 27

1-11-1- ساخت ترانزیستورهای کوچک با استفاده از گرافن….. 28

1-11-2- ذخیره انرژی………………………………. 29

1-11-3- ساخت تجهیزات نوری، سلول های خورشیدی و نمایشگرهای لمسی انعطاف‌پذیر….. 29

1-11-4- استفاده از گرافن برای کاهش زمان شارژ باطری ها… 29

1-11-5- فیزیک ذرات پرانرژی………………………… 30

1-12- کلیاتی در موردکربن فعال……………………… 30

1-12-1- مواد اولیه تهیه کربن فعال………………….. 32

1-12-2- ساخت کربن فعال از ضایعات کشاورزی……………. 34

1-12-3- مراحل ساخت کربن فعال………………………. 34

1-12-4- فعال سازی کربن……………………………. 35

1-13- مروری بر کارهای انجام شده……………………. 36

1-14- معرفی درخت کنار…………………………….. 38

فصل دوم :بخش تجربی

2-1- مواد شیمیایی مورد نیاز……………………….. 40

2-2- دستگاه های مورد استفاده………………………. 40

2-3- تهیه جاذب زغال فعال برگ درخت کنار……………… 40

2-4- محلول سازی………………………………….. 41

2-4-1- تهیه محلول های سرب، مس و روی………………… 41

2-5- روش کلی آزمایش ها……………………………. 42

2-6-بهینه کردن پارامترها………………………….. 43       

2-7-آزمایش های بررسی اثر مقدارجاذب برمیزان جذب………. 43

2-8-آزمایش های بررسی اثر pHبرمیزان سرب ومس و روی توسط جاذب برگ برگ درخت کنار اصلاح شده وجاذب نانوگرافن…. 43

2-9- آزمایش های بررسی اثر دما بر جذب سطحی فلزات سنگین (سرب، مس و روی) برروی دو جاذب برگ درخت کنار اصلاح شده و جاذب نانوگرافن………..44

2-10- آزمایش های بررسی اثر زمان بر جذب سطحی فلزات سنگین (سرب، مس و روی…….44

2-11-آزمایش های بررسی اثر غلظت اولیه محلول فلز سنگین (سرب، مس و روی) بر روی جذب سطحی… 45

2-12- انجام آزمایش های تعادلی……………………… 45

 فصل سوم:نتایج و بحث

3-1- بررسی اثر مقدار جاذب…………………………. 48

3-2- برسی اثرpH………………………………….. 51

3-3- بررسی اثردما بر جذب سطحی……………………… 54

3-4- بررسی اثر زمان تماس بین جاذب و جذب شونده……….. 57

3-5-بررسی مدل های سینتیک جذب………………………. 60

3-6- بررسی اثر غلظت اولیه بر جذب سطحی………………. 65

3-7- بررسی نحوه پیروی نتایج بامدل های ایزوترم جذب سطخی.. 66

3-8- بررسی ترمودینامیک جذب………………………… 70

3-9- مقایسه عملکرد جاذب زغال فعال برگ درخت کنار با جاذب زغال فعال برگ درخت کنار اصلاح شده با نانوگرافن… 72

منابع فارسی……………………………………… 73

منابع غیرفارسی…………………………………… 74

چکیده لاتین………………………………………. 76

چکیده:

هدف از انجام این پژوهش، حذف فلزات سنگین سرب، مس و روی از محلول های آبی با استفاده از ذغال فعال تولید شده از برگ درخت کنارو برگ درخت کنار اصلاح شده با گرافن میباشد.

در این مطالعه تاثیرpH ، زمان تماس ، دوز جاذب و دما بر روی میزان جذب این فلزات بر روی سطوح جاذب برگ درخت کنار  و برگ درخت کنار به همراه 01/0 گرافن بررسی شده اند. ایزو- ترم های جذب سطحی لانگمویر و فرندلیچ نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. توابع ترمودینامیکی مربوط به جذب نیز تعیین شده اند . معادلات سینتیکی شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم و همچنین نفوذ درون ذره ای نیز برای جذب سطحی مورد نظر بررسی شده اند.

فصل اول: مقدمه و تئوری

1-1- مقدمه

جریان پساب‌های خروجی از صنایع مختلف عمدتاً حاوی مقادیر متفاوتی فلزات سنگین می‌باشد علاوه براین آب های زیر زمینی نیز با توجه به محل استخراج، حاوی مقداری از این فلزات می‌باشند. پساب خروجی از صنایع پتروشیمی‌ و پالایشگاه‌های نفت و گاز، صنایع ریخته گری، صنایع تولید شیشه و…. حاوی مقادیر قابل توجهی فلزات سنگین از جمله سرب، مس، جیوه، روی و کادمیم می‌باشد. اکثر این فلزات سمی‌ می‌باشند. تخلیه این پساب‌ها در محیط باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی می‌شود. این فلزات وارد زنجیره غذایی انسان شده و در بافت زنده تجمع میکنند. ارتباط انسان با فلزات سنگین در ده‌های اخیر و با ورود تکنولوژی و توسعه صنایع شیمیایی رو به افزایش بوده است[1].

استفاده از فلزات در فرایند‌های صنعتی و محصولات تولیدی امروز نمودهایی از آن هستند: از جمله جیوه در پر کردن دندان استفاده می‌شود، سرب در بنزین خودروها وجود دارد که هر روزه با افزایش تعداد خودروها مقدار این فلز سنگین در محیط زیست خصوصاً شهرهای بزرگ رو به افزایش است. همچنین سرب در رنگ‌ها، مواد آرایشی، شامپوها و دیگر موادی که برای مو استفاده می‌شود وجود دارد. دهان شویه‌ها، خمیر دندان و صابون‌ها نیز حاوی مقادیری فلزات سنگین از جمله سرب می‌باشند.

در جوامع صنعتی امروز، گریزی از مواد شیمیایی و فلزات سمی‌نیست. خصوصاً که خیلی از مشاغل و حرفه‌ها مستلزم قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین هستند. افراد در تنها بیش از 50 شغل مستلزم برخورد با جیوه هستند، مثل: پزشکان، کارکنان کارخانجات داروسازی، نقاش‌ها، کارکنان چاپ‌خانه‌ها، فلزکارها، جوشکار‌ها ، دکورسازها و سفالگرها.

تحقیقاتی که روی اثرات سمی‌فلزات سنگین انجام شده، تائید می‌کنند که این مواد می‌توانند مستقیماً با مختل کردن عوامل مغزی و عصبی بر رفتار انسان اثر بگذارند. فلزات سنگین بر مواد انتقال دهنده پیام‌های عصبی و عملکرد آنها تاثیر دارند و فرایندهای متابولیکی بی‌شماری در بدن را تغییر می‌دهند. سیستم‌هایی که عناصر فلزی سمی، می‌توانند آنها را تخریب کنند یا کارشان را با مشکل مواجه کنند جاهایی مثل: خون و عروق قلبی،مسیرهای سم زدایی بدن و  مسیرهای تولید انرژی، آنزیم ها، سیستم گوارشی، ایمنی، اعصاب مرکزی و محیطی، تولید مثل و مجاری ادراری هستند .

تنفس ذرات فلزات سنگین، حتی در مقادیر کم می‌توانند اثر جدی روی سلامت انسان داشته باشند. فلزات سنگین می‌توانند واکنش‌هایی حساسیتی را افزایش دهند، جهش‌های ژنتیکی ایجاد کنند، با عناصر کمیاب مفید برای بدن در واکنش‌هایی بیوشیمیایی رقابت کنند و نیز مثل آنتی‌بیوتیک‌ها عمل کنند و هر دو دسته مفید و مضر باکتریها را از بین ببرند. بیشتر اثر تخریبی فلزات سمی، ناشی از افزایش اکسید شدن رادیکال‌های آزاد توسط آنها است. رادیکال‌های آزاد به طور طبیعی وقتی  سلول‌ها با اکسیژن واکنش می‌دهند (اکسایش) تولید می‌شوند. اما در حضور فلزات سنگین سمی‌یا کمبود آنتی اکسیدان‌ها، به صورت کنترل نشده ای تولید می‌شوند. آنتی اکسیدان‌ها مثل ویتامین‌های A, C, E فعالیت رادیکال‌های آزاد را کم می‌کنند.

فلزات سنگین همچنین می‌توانند اسیدیته خون را افزایش دهند و بدن برای حفظ pH مناسب خون، کلسیم را از استخوان‌ها بیرون می‌کشد. به علاوه فلزات سنگین شرایطی را ایجاد می‌کنند که منجر به التهاب در شریان‌ها و بافت‌ها می‌شوند که خود باعث خروج بیشتر کلسیم به سمت بافت‌ها به عنوان بافر می‌شود اما مشکل دیگری ایجاد میشود، به طور مثال، سخت شدن دیواره شریان و انسداد پیشرونده.

اگر جای کلسیم از دست رفته پر نشود برداشت دائمی‌این ماده معدنی مهم از استخوان‌ها باعث پوکی استخوان می‌شود. مطالعاتی نشان می‌دهد که هر مقدار جزئی از عناصر سمی، نتایج منفی بر سلامتی دارند. کودکان و سالخوردگان که سیستم ایمنی ضعیف تری دارند در مقابل مسمومیت با این مواد، آسیب پذیرند.

2-1- اهمیت اندازه‌گیری یون های فلزی:

1-2-1- اهمیت اندازه‌گیری روی

روی برای ساخت کلاژن، جهت استحکام پوست و مو ضروری است. این عنصر با دارا بودن خواص آنتی اکسیدانی از پوست در مقابل اثرات نامطلوب اشعه فرابنفش خورشید محافظت می‌کند[1].

تحقیقات نشان داده اند این عنصر دارای خواص ضد آکنه و ضد التهابی بوده و در تسریع و ترمیم زخمهای پوستی نقش دارد[1]. فلز روی در تقویت سیستم ایمنی نقش بسزایی ایفا می‌کند و از بروز بیماری ها خصوصاً سرماخوردگی جلوگیری می‌کند. در بهبود حس چشایی خصوصاً در سالمندان نقش دارد.

در تولید هورمون های جنسی از جمله تستسترون نقش داشته و کمبود آن سبب نقص در دستگاه تولید مثلی می‌شود. سبب بهبود عملکردهای ورزشی در ورزشکاران می‌شود. به عملکرد انسولین کمک کرده و در تنظیم قند خون نقش دارد. روی در تولید و فعالیت آنزیم‌ها، همچنین در ایجاد پروتئین موثر است.

بیشتر مواد معدنی کمیاب از جمله روی در صورت مصرف بیش از حد برای بدن سمی‌هستند و باعث اختلال در کار معده و دیگر عضوهای حیاتی بدن می‌شوند.

بالا رفتن بیش از حد روی در بدن باعث استفراغ می‌شودو همچنین باعث افزایش کلسترول بد و کاهش کلسترول خوب بدن می‌شود. بعضی از تحقیقات نشان می‌دهد که مصرف خیلی زیاد روی باعث کاهش عملکرد ایمنی می‌شود. مصرف زیاد روی می‌تواند با جذب مس تداخل کرده و باعث کمبود مس شود. این موضوع بر مقدار آهن بدن اثر گذاشته و می‌تواند منجر به کم خونی شود. مصرف زیاد آهن و مس با جذب روی تداخل می‌کند.

2-2-1- اهمیت اندازه‌گیری سرب:

سرب فلزی است براق، انعطاف پذیر، بسیار نرم، شدیداً چکش‌خوار و به رنگ سفید مایل به آبی که از خاصیت هدایت الکتریکی پایینی برخوردار می‌باشد. این فلز شدیداً در مقابل خوردگی مقاومت می‌کند [2]. و به همین علت از آن برای نگهداری مایعاتی که خوردگی زیادی دارند مانند اسید سولفوریک استفاده می‌شود.

با افزودن مقادیر خیلی کم آنتیموان یا فلزات دیگر به سرب می‌توان آن را سخت نمود. یکی از فلزات سنگین و از عوامل آلوده کننده محیط، سرب است که با ایجاد اثرات سمی‌شدید بر روی انسان و دیگر جانداران نقش مهمی‌در آلودگی محیط زیست در قرن حاضر دارد. این مشکل مستقیماً با مصارف زیاد صنعتی آن ارتباط دارد. مصرف این عنصر در صنایع مختلف موجب بالا رفتن میزان آلودگی در اکوسیستم‌های مختلف محیطی شده و می‌تواند به طور مستقیم و غیر مستقیم باعث آلودگی محیط زیست از جمله خاک و مصرف کنندگان گردد. در نتیجه ورود مقادیر متفاوت این فلز سمی‌ به اشکال مختلف از جمله از طریق خاک به زنجیره غذائی انسان و جانداران، محیطی نامناسب برای زندگی با اثرات نامطلوب و امکان بروز بیماری‌های مختلف را فراهم نموده است [2]. سرب یک مخرب قوی اعصاب بوده که در رشد و کارکرد اکثر اندام‌های بدن به خصوص کلیه‌ها، سلول‌های قرمز خون و سیستم اعصاب مرکزی مزاحمت ایجاد می‌کند.

در نوزادان و کودکان، سرب رشد سیستم اعصاب مرکزی و مغز را به تاخیر می‌اندازد. حتی مقادیر کم سرب باعث کاهش ضریب هوشی، ناتوانی در یادگیری  اختلالات رفتاری می‌شوند. مسمومیت ناشی از سرب در کودکان بر اثر رنگ‌های ساختمانی که در آن‌ها از سرب استفاده می‌شود، نیز ایجاد می‌شود. امروزه مسمومیت با سرب بیشترین خطر برای سلامتی کودکان در کشورهای صنعتی می‌باشد. مقدار سرب در آب آشامیدنی نیز دارای اهمیت می‌باشد، به خصوص در منازل با شیر آب و اتصالات ساخته شده از برنج (شامل سرب) یا، منازلی که لوله‌ها با سرب لحیم شده‌اند.

3-2-1- اهمیت اندازه گیری مس

مس فلزی نسبتاً قرمز رنگ است که از خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار می‌باشد (در بین فلزات خالص، تنها خاصیت هدایت الکتریکی نقره در حرارت اطاق از مس بیشتر است). مس برای تمام موجودات هوازی و اکثر موجودات بی‌هوازی از فلزات ضروری به شمار می‌رود [2].

درانسان عملکرد بیولوژیکی آن به عمل آنزیمی یک سری پروتئین‌های خاص و ضروری بستگی دارد. وجود مقادیر بسیار کم مس در غذاها و نوشیدنی‌ها باعث ترشیدگی و بی‌بو و بی‌رنگ شدن آن‌ها می‌شود.

وارد شدن مقدار زیادی نمک‌های مس به بدن از طریق خوردن، آشامیدن و یا تنفس هوای آلوده می‌تواند باعث ایجاد ضایعات معده‌ای – روده‌ای گردیده و اختلال در سلامتی انسان را باعث گردد. ضایعاتی نظیر همولیزه آسیب کبد و اختلالات کلیوی در اثر وارد شدن مقادیر زیادی مس در بدن گزارش گردیده است.

تعداد صفحه : 92

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