پایان نامه : بررسی کارآیی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده در حذف کلرامفنیکول

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته شیمی

گرایش :شیمی کاربردی

عنوان : بررسی کارآیی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان یک آلاینده مدل از ترکیبات دارویی: بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی و مطالعات سینتیکی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تبریز

دانشکده علوم پایه-گروه شیمی کاربردی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

گرایش شیمی کاربردی

عنوان

بررسی کارآیی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان           یک آلاینده مدل از ترکیبات دارویی: بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی و مطالعات سینتیکی

استاد راهنما

دکتر محمدعلی بهنژادی

 

استادان مشاور

دکتر ناصر مدیرشهلا

دکتر محمد شکری

تابستان 1390

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)  عنوان                                               صفحهچکیدهفصل اول: کلیات و بررسی منابع1-1- مقدمه........................................................................................................................................................ 11-2- آلاینده های محیط زیست.................................................................................................................. 21-3- آنتی بیوتیک ها و مشکلات زیست محیطی.................................................................................. 21-4- تکنیک های تصفیه............................................................................................................................... 41-5- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) .................................................................................. 41-5-1- فرآیند هتروژن فتوکاتالیز.................................................................................................... 51-5-2- انواع فتوکاتالیزورها............................................................................................................. 131-5-3- مکانیسم فرآیندهای هتروژن کاتالیز............................................................................. 141-5-3-1- مکانیسم فرآیند فتوکاتالیستی UV/TiO2.................................................. 151-6- تثبیت فتوکاتالیزور TiO2 بر روی بستر ثابت.............................................................................. 171-6-1- تثبیت کاتالیزور به روش PMTP.................................................................................... 201-7- طراحی آزمایش................................................................................................................................... 221-7-1- انواع روش های طراحی آزمایش.................................................................................... 221-7-1-1- روش تاگوچی..................................................................................................... 231-7-1-1-1- ویژگی آرایه های متعامد............................................................... 23
الف
1-8- فرآیند طراحی آزمایش..................................................................................................................... 231-8-1- برنامه ریزی........................................................................................................................... 241-8-2- اجرا......................................................................................................................................... 241-8-2-1- محاسبه اثر اصلی فاکتورها............................................................................. 241-8-3- آنالیز واریانس (ANOVA)............................................................................................... 251-8-3-1- روش استاندارد.................................................................................................. 251-8-3-2- روش S/N (نسبت سیگنال به نویز)............................................................. 271-8-3-2-1- مشخصه نوع Nominal is better................................................ 271-8-3-2-2- مشخصه نوع Smaller is better................................................... 281-8-3-2-3- مشخصه نوع Bigger is better..................................................... 281-9- مطالعات پیشین در زمینه بررسی حذف آنتی بیوتیک ها با استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته     281-10- اهداف طرح حاضر.......................................................................................................................... 33 فصل دوم: روش تحقیق2-1- وسایل، دستگاه ها و نرم افزارهای مورد نیاز............................................................................... 342-1-1- فتوراکتور............................................................................................................................... 352-2- مواد مورد استفاده............................................................................................................................... 362-3- مشخصات TiO2-P25......................................................................................................................... 362-4- مشخصات کلرامفنیکول..................................................................................................................... 362-5- روش تهیه محلول مادر CAP.......................................................................................................... 382-6- روش تثبیت نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید بر روی بسترهای شیشه ای........................... 38
ب
  2-7- تکنیک های مورد استفاده برای تعیین مشخصات بسترهای تهیه شده از نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای........................................................................................................................................................... 402-8- روش تعیین میزان بارگیری نانوذرات تیتانیوم دی اکسید بر روی صفحات شیشه ای.. 412-9- بررسی فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای.............. 422-10- نحوه ارائه نتایج................................................................................................................................ 422-11- روش اندازه گیری غلظت CAP موجود در محلول................................................................. 432-12- روش آماده سازی نمونه ها برای اندازه گیری TOC............................................................. 452-13- روش آماده سازی نمونه ها برای اندازه گیری میزان یون های آمونیوم، نیترات، نیتریت وکلرید................................................................................................................................................................... 452-14- اندازه گیری نیترات به روش اسپکتروفتومتری...................................................................... 462-15- اندازه گیری نیتریت به روش اسپکتروفتومتری...................................................................... 462-16- اندازه گیری کلرید به روش آرژانتومتری.................................................................................. 462-17- اندازه گیری آمونیوم به روش رنگ سنجی به کمک شناساگر نسلر................................. 47 فصل سوم: نتایج و بحث3-1- مشخصات بسترهای تهیه شده از نانوذرات TiO2-P25 بر روی صفحات شیشه ای.......... 483-1-1-  تصاویر SEM....................................................................................................................... 483-1-2- تصاویر AFM........................................................................................................................ 503-2- تأثیر پارامترهای عملیاتی در راندمان حذف کلرامفنیکول توسط نانوذرات TiO2-P25 تثبیتشده بر روی صفحات شیشه ای.................................................................................................................. 533-2-1- بررسی تأثیر غلظت اولیه کلرامفنیکول......................................................................... 53
پ
3-2-2- بررسی تأثیر شدت نور فرابنفش.................................................................................... 553-2-3- بررسی تأثیر pH................................................................................................................. 573-3- طراحی آزمایشات فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده بر اساس خواصآرایه های متعامد............................................................................................................................................. 603-3-1- بهینه سازی میزان حذف................................................................................................. 633-3-2- تعیین شرایط بهینه برای فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده درحذف CAP........................................................................................................................................... 653-3-3- تعیین سهم متغیرهای انتخابی در فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO2-P25 تثبیتشده در حذف CAP .......................................................................................................................... 683-4- آنالیز سینتیک حذف CAP توسط نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ایدر فتوراکتور ناپیوسته.................................................................................................................................. 703-5- مطالعات معدنی سازی CAP توسط نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در فتوراکتور ناپیوسته 773-6- نتیجه گیری......................................................................................................................................... 803-7- پیشنهادات............................................................................................................................................ 81منابع.................................................................................................................................................................... 82چکیده انگلیسی   عنوان                                                                                                          صفحه                                                                                          جدول (1-1): تصفیه ترکیبات دارویی به روش اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)........................... 7جدول (2-1): مشخصات آنتی بیوتیک کلرامفنیکول........................................................................... 37جدول (2-2): جذب محلول هایی با غلظت های مختلف از کلرامفنیکول در nm 278 lmax= 44جدول (3-1): اطلاعات مورفولوژیکی حاصل از تصاویر AFM........................................................... 51جدول (3-2): اطلاعات زبری حاصل از تصاویر AFM......................................................................... 52جدول (3-3): نتایج تأثیر غلظت اولیه CAP در میزان حذف آن توسط نانوذرات TiO2-P25تثبیت شده Light intensity= 36.7 W m-2, pH @ 4........................................................................... 54جدول (3-4): نتایج تأثیر شدت نورهای مختلف فرابنفش در میزان حذف CAP توسط نانوذراتTiO2-P25 تثبیت شده [CAP]= 20 mg L-1, pH @ 4........................................................................ 56جدول (3-5): نتایج تأثیر pH در میزان حذف CAP توسط نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده[CAP]= 20 mg L-1, Light intensity= 36.7 W m-2............................................................................ 58جدول (3-6): فاکتورها و سطوح آن ها برای طراحی آزمایشات...................................................... 61جدول (3-7): آرایه متعامد L16 برای طراحی آزمایش........................................................................ 62جدول (3-8): نتایج آزمایشات بر اساس آرایه L16............................................................................... 64جدول (3-9): مقادیر S/N برای آزمایشات مختلف............................................................................... 65جدول (3-10): پاسخ آنالیز تاگوچی فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده 66جدول (3-11): نتایج مربوط به تحلیل واریانس برای تعیین درصد تأثیر فاکتورهای مختلف درفعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده در حذف CAP....................................... 68   عنوان                                                                                                                  صفحه                                                                                 نمودار (2-1): طیف جذبی محلول کلرامفنیکول در ناحیه UV/Vis................................................ 43نمودار (2-2): نمودار کالیبراسیون برای اندازه گیری غلظت کلرامفنیکول در نمونه های مجهول(nm 278 lmax= )....................................................................................................................................... 44نمودار (3-1): تأثیر غلظت اولیه CAP در میزان حذف آن توسط نانوذرات TiO2-P25تثبیت شده....................................................................................................................................................... 55نمودار (3-2): تأثیر شدت نورهای مختلف فرابنفش در میزان حذف CAP توسط نانوذراتTiO2-P25 تثبیت شده................................................................................................................................. 57نمودار (3-3): تأثیر pH در میزان حذف CAP توسط نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده............ 59نمودار (3-4): تأثیر هر پارامتر بر مقادیر پاسخ S/N............................................................................. 67نمودار (3-5): اهمیت فاکتورهای مؤثر در فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شدهدر حذف CAP................................................................................................................................................. 69نمودار (3-6): مقایسه ای مابین درصد حذف پیش بینی شده به روش تاگوچی و نتایج تجربی درفعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده در حذف CAP........................................ 70نمودار (3-7): نمودار نیمه لگاریتمی غلظت CAP بر حسب زمان تابش در غلظت های اولیه مختلفاز کلرامفنیکول................................................................................................................................................ 72نمودار (3-8): نمودار نیمه لگاریتمی غلظت CAP بر حسب زمان تابش در شدت نورهای فرابنفشمختلف.............................................................................................................................................................. 73
ج
نمودار (3-9): نمودار نیمه لگاریتمی غلظت CAP بر حسب زمان تابش در pHهای اولیه مختلف.. 73نمودار (3-10): نمودار ثابت سرعت ظاهری حذف بر حسب غلظت اولیه کلرامفنیکول........... 74نمودار (3-11): نمودار ثابت سرعت ظاهری حذف بر حسب شدت نور ....................................... 75نمودار (3-12): نمودار ثابت سرعت ظاهری حذف بر حسب pH اولیه محلول CAP................ 75نمودار (3-13): مقایسه مقادیر kap محاسباتی و تجربی برای حذف CAP توسط نانوذراتTiO2-P25 تثبیت شده................................................................................................................................. 76نمودار (3-14): نتایج اندازه گیری TOC در حذف CAP توسط نانوذرات TiO2-P25تثبیت شده ...................................................................................................................................................... 77نمودار (3-15): نمودار NH4+ تولیدی بر حسب زمان تابش در فرآیند حذف CAP توسط نانوذرات   TiO2-P25 تثبیت شده............................................................................................................................................................................. 78نمودار (3-16): نمودار NO3- تولیدی بر حسب زمان تابش در فرآیند حذف CAP توسط نانوذراتTiO2-P25 تثبیت شده................................................................................................................................. 78نمودار (3-17): نمودار NO2- تولیدی بر حسب زمان تابش در فرآیند حذف CAP توسط نانوذراتTiO2-P25 تثبیت شده................................................................................................................................. 79نمودار (3-18): نمودار Cl- تولیدی بر حسب زمان تابش در فرآیند حذف CAP توسط نانوذراتTiO2-P25 تثبیت شده................................................................................................................................. 79عنوان                                           صفحه                                   شکل (1-1): شمای مکانیسم فرآیند فتوکاتالیستی UV/TiO2......................................................... 16شکل (2-1): فتوراکتور ناپیوسته................................................................................................................ 35شکل (2-2): ساختار شیمیایی کلرامفنیکول.......................................................................................... 37شکل (2-3): شمای مراحل تثبیت نانوذرات TiO2 بر روی بسترهای شیشه ای.......................... 39شکل (3-1): تصویر SEM از مقطع عرضی (الف) و سطح (ب) بستر تهیه شده از نانوذراتTiO2-P25   بر روی صفحات شیشه ای................................................................................................... 49شکل (3-2): تصاویر AFM دو بعدی از نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ایدر دو وضوح متفاوت..................................................................................................................................... 50شکل (3-3): تصاویر AFM سه بعدی از نانوذرات TiO2-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ایدر دو وضوح متفاوت..................................................................................................................................... 50شکل (3-4): پروفایل مورد استفاده برای بدست آوردن اطلاعات مورفولوژیکی............................ 51شکل (3-5): پروفایل مورد استفاده برای بدست آوردن اطلاعات زبری سطح بستر.................... 52چکیده  در این تحقیق بمنظور کاربردی نمودن فرآیند فتوکاتالیز ناهمگن در حذف آنتی بیوتیک ها از    محیط های آبی، کارائی نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده به روش اتصال حرارتی بر روی صفحات شیشه­ای Sand-Blast شده در حذف کلرامفنیکول به عنوان یک ترکیب آنتی بیوتیک بررسی شده است. مشخصات صفحات شیشه­ای پوشش داده شده با نانو ذرات تیتانیوم دی­اکسید توسط تصاویر SEM و AFM بررسی شده است. تأثیر پارامترهای مختلفی نظیر غلظت اولیه کلرامفنیکول، شدت تابش نور فرابنفش و pH در فعالیت فتوکاتالیزوری نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده مورد مطالعه قرار گرفته است. بطوریکه    نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در وضعیت تثبیت شده در شرایط عملیاتی مختلف کارآئی قابل توجهی در حذف کلرامفنیکول از خود نشان می­دهند. نتایج نشان می­دهد که mg L-1 10 از کلرامفنیکول توسط       نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده تحت تابش نور فرابنفش با شدتW m-2 7/36 در مدت زمان 45 دقیقه تقریباً بطور کامل حذف می­شود. نتایج مطالعات معدنی سازی نیز حذف کامل TOC و ایجاد محصولات معدنی سازی نظیر Cl-، NO3- و NH4+ را در حد انتظار در زمان های تابش بالاتر نشان می دهد. نتایج طراحی آزمایش به روش تاگوچی مؤثرترین پارامتر در حذف آلاینده مذکور در سیستم تثبیت شده را زمان تابش با سهم 60 درصد نشان می دهد. همچنین نتایج آنالیز سینتیک واکنش، مطابقت سینتیک حذف را با مدل لانگمویر- هنیشلوود نشان می دهد. مدل حاصل از نتایج آنالیز سینتیک فرآیند، به خوبی قادر به تعیین ثابت سرعت ظاهری حذف CAP در فرآیند مذکور می باشد.کلمات کلیدی: فرآیند اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)، تخریب فتوکاتالیتیکی، فتوکاتالیز ناهمگن، نانو ذرات TiO2، تثبیت فتوکاتالیزورها، کلرامفنیکولمقدمه تمام آبهای طبیعی دارای آلودگی هایی هستند که از فرآیند فرسایش، شستشو و هوازدگی خاک ها ناشی می شوند. یکی دیگر از مهمترین عوامل آلودگی های آب های سطحی، تخلیه پسابهای صنعتی و فاضلاب ها به محیط زیست می باشد که اگر بدون تصفیه به محیط زیست وارد شوند، می توانند به طرق مختلف اکوسیستم آبی را بطور نامطلوبی تحت تأثیر قرار دهند. لذا برای حفاظت منابع آبی و زیرزمینی و نیز برای دسترسی به آب آشامیدنی مطلوب لازم است این آلاینده ها را از منابع شان حذف کنیم. بسیاری از فرآیندها بمنظور تخریب یا تجزیه این عوامل آلاینده سالهاست بکار برده می شوند که از آنجمله می توان به فرآیندهای انعقاد، اکسیداسیون شیمیایی، جذب روی کربن فعال شده، اکسیداسیون کاتالیستی و ... اشاره کرد[1،2]. لیکن اکثر این روشها غیرتخریبی بوده و فقط فاز آلاینده را تغییر داده و یک آلودگی ثانویه ایجاد می کنند[4،3]. از میان تکنیک های تصفیه، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفت (AOPs)[1] بعنوان یک تکنیک نوین و خوش آتیه مورد توجه ویژه واقع شده است، چراکه این فرآیندها قادرند تقریبا اکثر ترکیبات آلی را بطور کامل معدنی نمایند. روش هتروژن فتوکاتالیز یکی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، ترکیبی از یک فتوکاتالیزور و اشعه فرابنفش یا اشعه نور طبیعی خورشید می باشد که در آن عمدتا دو نوع فاز جامد و مایع وجود دارد. بسته به محیط واکنش می توان از بسترهای ثابت از فتوکاتالیزورها یا از محلول های سوسپانسیونی در فتوراکتورها استفاده کرد که براساس تحقیقات آزمایشگاهی، راکتورهای نوع دوغابی کارآمدتر از راکتورهای با کاتالیزورهای تثبیت شده می باشند، در صورتی که در مقیاس صنعتی، راکتورهای با کاتالیزورهای تثبیت شده و با جریان پیوسته کاربردی تر هستند. با وجود استفاده بسیار زیاد از ترکیبات دارویی در دهه­های گذشته، تنها در چند سال اخیر است که حضور این ترکیبات بعنوان آلاینده در محیط زیست مورد توجه بسیار واقع شده است. یکدسته مهم از ترکیبات دارویی آنتی بیوتیک ها هستند که بعلت ماهیت پایداری که دارند در محیط های آبی خود را نشان می دهند. تلاش های بسیار زیادی برای حذف این ترکیبات در محیط های آبی صورت گرفته است که در این بین فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته بعنوان یک روش مؤثر مورد توجه بیشتری قرار گرفته است[5].در کار پژوهشی حاضر  بمنظور کاربردی نمودن فرایند فتوکاتالیز ناهمگن در حذف آنتی بیوتیک ها از محیط های آبی، کارائی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم  تثبیت شده به روش اتصال حرارتی بر روی صفحات شیشه­ای Sand-Blast شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان یک ترکیب آنتی بیوتیک بررسی شده است.تعداد صفحه : 103قیمت : 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