No category

منبع پایان نامه درمورد ظرفیت جذب، تقسیم بندی، دینامیکی

دانلود پایان نامه

ان به دست آمد. این میزان جذب توسط یک سازوکار انسداد منافذ توضیح داده شد. کیتوسان متخلخل مزایای بسیار بیشتری را در مقایسه با کیتوسان تکه ای یا پودر شده از خود نشان داد. به طور مثال این نوع کیتوسان دارای سطح مقطع داخلی بالاتر بود و ایجاد اتصالات عرضی کردن دانه ها سبب غیر قابل حل شدن آنها در محلول‌های با pH پایین شد و درنتیجه قابلیت استفاده در محدوده بیشتری از pH را از خود به نمایش گذاشت. شکل ۶-۲ طرح‌واره‌ای از نحوه به دست آوردن دانه های متخلخل کیتوسان را نشان می دهد.

شکل ‏۲-۶ به دست آوردن دانه های کیتوسان در حمام سدیم هیدروکساید[۱۶]
همچنین ریزنگار میکروسکوپ الکترونی روبشی شکل ۷-۲ با بزرگنمایی x30 وx500 جهت مشاهده تخلخل سطح دانه های کیتوسان ارائه شده است تا اثبات این ادعا صورت پذیرد.

شکل ‏۲-۷ تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی به ترتیب ۳۰ و ۵۰۰ برابر[۱۶]
یکی دیگر از راه‌حل‌ها برای افزایش میزان جذب یون‌های فلزات سنگین، سنتز کردن نانوکامپوزیت کیتوسان مغناطیسی بر اساس نانو ذرات عامل دار شده با آمین بود[۱۷]. این نانوکامپوزیتها یک ابزار کارآمد، سریع و مناسب برای از بین بردن یون‌های سرب و مس و کادمیوم دو ظرفیتی را از خود به نمایش گذاشتند. این نانو کامپوزیت‌های مغناطیسی به‌عنوان یک جاذب قابل بازیافت جهت حذف یون های فلزات سنگین از آب و فاضلاب پیشنهادشده‌اند. شکل ۸-۲ طرح‌واره‌ای از نحوه آماده سازی نانو کامپوزیت‌های مغناطیسی کیتوسان را نمایش می دهد.

شکل ‏۲-۸ آماده سازی نانو کامپوزیت‌های مغناطیسی کیتوسان[۱۷]
جذب یون آلومینیوم ۳ ظرفیتی از محلول آبی توسط کیتوسان و در دمای ?۳۰ در حدود mg45.45 به ازای gr1 کیتوسان اندازه گیری شد[۱۸]. با افزایش pH محلول از ۳ به ۴ میزان جذب یون آلومینیوم افزایش یافت و با افزایش pH از ۴ به سمت بالاتر میزان جذب کاهش پیدا کرد. این امر از نمودار شکل ۲-۹ قابل تشخیص است.

شکل ‏۲-۹ تغییرات میزان جذب یون آلومینیوم با استفاده از کیتوسان با تغییر pH [18]
از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم برای توصیف سینتیک جذب و بررسی تبادل الکترون بین گروه‌های آمینه واقع در کیتوسان و یون‌های آلومینیوم ۳ ظرفیتی استفاده شد. در این تحقیق بیان کردند که قبل از به تعادل رسیدن، افزایش درجه حرارت سبب افزایش سرعت جذب در روند سینتیکی می شود؛ درحالی‌که فرآیند جذب آلومینیوم توسط کیتوسان یک فرآیند گرمازا می باشد.
در تحقیق دیگری توانایی و میزان جذب یون کروم شش ظرفیتی از محلول آبی توسط کیتوسان دارای اتصالات عرضی و بدون اتصالات عرضی به‌عنوان جاذب بررسی شد[۱۹]. رفتار جذب کروم شش ظرفیتی را با مدل همدمای لانگمویر۱۱ در محدوده غلظت کروم mg/Lit1000-mg/lit10 مدل کردند. در انتها با بررسی نتایج متوجه شدند که حداکثر ظرفیت جذب برای هر دو نوع کیتوسان در حدود mg78 یون به ازای gr1کیتوسان شبکه ای نشده و mg50 یون به ازای mg1 کیتوسان شبکه ای شده می باشد. همچنین میزان جذب بهینه و حداکثر در pH برابر با ۵ به دست آمد.
در یکی از جدیدترین کارهای انجام شده بر روی هیدروژل کیتوسان، هیدروژل کیتوسان به همراه گرافن اکساید به‌عنوان نوع جدیدی از جاذب جهت تصفیه آب معرفی شد[۲۰]. در این مقاله ورق های گرافن و کیتوسان با هم مخلوط همگنی را ساخته و یک شبکه ۳ بعدی را تشکیل دادند. این هیدروژل ظرفیت جذب بسیار بالایی را در جذب یون‌های فلزی مس و سرب و همچنین رنگ های کاتیونی و آنیونی از خود نشان داد. و با بررسی های انجام شده مشخص شد که می تون از این نانوکامپوزیت هیدروژل ساخته شده به‌عنوان یک ستون جهت تصفیه آب استفاده کرد.
همانطور که از تصویر ۱۰-۲ مشخص است، بیشترین میزان جذب یون مس و سرب توسط این هیدروژل کامپوزیت در pH برابر با ۵، با گذشت زمان تا حدود hr4 با شیب زیادی افزایش می یابد و پس از آن میزان جذب سرب کاهش می یابد؛ درحالی‌که میزان جذب مس یا شیب کمتری افزایش می یابد.

شکل ‏۲-۱۰ تغییرات میزان جذب یون مس و سرب با استفاده از هیدروژل نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن اکساید با گذشت زمان[۲۰]
همچنین با تغییر ترکیب درصد گرافن اکساید نسبت به کیتوسان میزان جذب یون‌های فلزات سنگین تغییر می کند. همانطور که از تصویر ۲-۱۱ مشخص است، با تغییر ترکیب درصد وزنی گرافن اکساید نسبت به کیتوسان از (۵ / ۱) به (۲۰/۱) میزان جذب یون سرب افزایش پیدا می کند اما میزان جذب یون مس تا ترکیب درصد(۱۰/۱) اندکی افزایش و سپس مجدداً کاهش پیدا می کند.

شکل ‏۲-۱۱ تغییرات میزان جذب یون مس و سرب با استفاده از هیدروژل نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن اکساید با تغییر ترکیب درصد گرافن اکساید[۲۰]
همچنین این نانوکامپوزیت هیدروژل توانست رنگ های کاتیونی و آنیونی را به خوبی به خود جذب کند. جهت بررسی این موضوع، یک نانوکامپوزیت هیدروژل گرافن اکساید-کیتوسان(۱۰/۱) آماده شد و در درون ستونی قرار گرفت. سپس از رنگ های متیلن بلو به‌عنوان یک رنگ کاتیونی و Eosin Y به‌عنوان یک رنگ آنیونی استفاده شد. محلولی از این رنگ‌ها تهیه شد و از ستون عبور داده شد. همانطور که از شکل ۱۲-۲ مشخص است، نانوکامپوزیت هیدروژل توانسته است که این رنگ‌ها را به خوبی و به طور کامل به خود جذب کند.

شکل ‏۲-۱۲ جذب رنگ های آنیونیEosin Y(سمت چپ) و کاتیونی متیلن بلو(سمت راست) توسط هیدروژل نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن اکساید[۲۰]
جذب یون‌های فلزات سنگین با استفاده از گرافن و مشتقات آن
اولین استفاده از گرافن عامل دار به‌عنوان یک جاذب آلاینده‌های یونی آب توسط چاندرا۱۲ و همکارانش انجام شد[۲۱]. آنها نشان دادند که می‌توان آرسنیک را از آب آلوده خارج کرد. آرسنیک در آب به صورت یون‌های آرسنات و آرسنیت وجود دارد که هنگامی که غلظت آن بالاتر از ppb10 باشد، یکی از سمی ترین و سرطان‌زاترین مواد موجود در طبیعت را تشکیل می دهد. در این مطالعه کامپوزیت مغناطیسی Fe3O4-RGO که قابلیت پخش شدن در آب را دارد، توسط احیا همزمان ۳ FeCl2,GO,FeCl تشکیل شد.نانوکامپوزیت ضخامت nm10 نانو ذرات مغناطیسی در ورقهای RGO را نشان داد که در دمای اتاق می‌توان از آن به‌عنوان یک سوپر پارامغناطیسی طبیعی نام برد. مواد کامپوزیت ظرفیت اتصال بالا به آرسنیک نوع سوم و نوع پنجم را از خود نشان داد و توانست ۹۹.۹% آرسنیک موجود در آب را به خود جذب کند. با توجه به ماهیت ذاتی این مواد می‌توان آنها را به راحتی با استفاده از نیروهای مغناطیسی۱۳(نظیر آهنربا) از آب تصفیه شده جدا کرد. در شکل ۱۳-۲ مفهوم موضوع بالا به خوبی قابل مشاهده است.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منابع پایان نامه ارشد با موضوع زمان واکنش، مورفولوژی

شکل ‏۲-۱۳ تصویر جدا شدن نانوکامپوزیت مغناطیسی از محلول یونی با استفاده از آهنربا(سمت راست) و تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) از کامپوزیت Fe3O4-RGO (سمت چپ)[۲۱].
در تحقیقی دیگر چاندرا و کیم هیبرید پلی پیرول/گرافن اکساید احیا شده را با عامل دار کردن غیر کووالانسی پلی پیرول بر روی ورق های گرافن به دست آوردند[۲۲]. پلی پیرول در راستای ورق های گرافن شروع به رشد کردند که این امر سبب ایجاد سطح مقطع بالا و یک سطح متخلخل طبیعی شد. این کامپوزیت توانایی جذب انتخابی یون جیوه دو ظرفیتی را از محلول شامل یون‌های دو ظرفیتی جیوه، مس، کادمیوم، سرب و روی را از خود نشان داد(شکل ۲-۱۴ نشان دهنده این نکته است)

شکل ‏۲-۱۴ تصویر نمودار جذب انتخابی جیوه از محلول آبی با استفاده از کامپوزیت پلی پیرول/گرافن اکساید احیا شده(سمت راست) و تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) از این کامپوزیت (سمت چپ)[۲۲].
ژانگ۱۴ و همکارانش نشان دادند که منولیت های کیتوسان-ژلاتین/گرافن اکساید با تخلخل بالا می‌توانند در جذب یون‌های فلزات سنگین استفاده شوند؛ با این مزیت که مواد مورد استفاده زیست تخریب پذیر هستند[۲۳]. آنها متوجه شدند که ورود سایکلودکسترین۱۵ به محلول، مواد را باثبات تر می سازد و محل های مورد نیاز جهت حذف یون‌های فلزات سنگین را ارائه می دهد. شکل ۲-۱۵ ثبات ایجاد شده در نانوکامپوزیت مونولیت به دلیل استفاده از گرافن اکساید و سایکلودکسترین را در مقایسه با مونولیت خالص با گذشت زمان غوطه وری در آب نشان می دهد.مواد مورد استفاده در این نانوکامپوزیت جهت حذف یون سرب و مس دو ظرفیتی از خود قابلیت بازیافت بالا نشان دادند. همچنین لی لی۱۶ و همکارانش گزارش کرده اند که کامپوزیت مغناطیسی کیتوسان/گرافن اکساید احیا شده می‌تواند به‌عنوان یک جاذب مؤثر در حذف یون کروم ۶ ظرفیتی از پساب مورد استفاده قرار گیرد[۲۴].

شکل ‏۲-۱۵ ثبات ایجاد شده در نانوکامپوزیت مونولیت به دلیل استفاده از گرافن اکساید و سایکلودکسترین در مقایسه با مونولیت خالص با گذشت زمان مغروق بودن در آب[۲۳].
واسودوان۱۷ و لاکشمی۱۸ نشان دادند که گرافن می‌تواند برای حذف مؤثر یون فسفات از محلول‌های آبی استفاده شود[۲۵]. گرافن مورد نیاز در این مطالعه توسط لایه برداری از گرافیت در فاز مایع انجام شد. این امر سبب می شود که گروه‌های عاملی مناسب جهت جذب یون فسفات بر روی سطح گرافن بنشینند. در این مطالعه نتیجه گیری شد که این جذب به صورت خود به خود صورت می گیرد و از نظر شیمیایی غیر قابل بازگشت می باشد. همچنین میزان جذب فسفات برابر با mg89.4 به ازای gr1 گرافن برآورد شد. نکته قابل توجه در این تحقیق این بود که با گذشت زمان پس از min10 حداکثر میزان جذب انجام شده بود و دیگر جذبی صورت نمی‌گرفت. در دو نمودار شکل ۲-۱۶ و ۲-۱۷ میزان جذب فسفات توسط گرافن در طی دماها و غلظت‌های مختلف نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود پس از گذشت min10 عملیات جذب به پایان رسیده است.

شکل ‏۲-۱۶ میزان جذب یون فسفات با استفاده از گرافن در دماهای متفاوت[۲۵].

شکل ‏۲-۱۷ میزان جذب یون فسفات با استفاده از گرافن در غلظت های متفاوت یون فسفات[۲۵].
فرآیند جذب
جذب سطحی۱۹
جذب سطحی بر اساس نوع پیوند های بین فاز جاذب و فاز جذب شده به دو دسته شیمیایی و فیزیکی تقسیم بندی می شود. در جذب سطحی فیزیکی پیوندها از نوع پیوند های ضعیف واندروالسی هستند. در جذب سطحی شیمیایی بین فاز جاذب و فاز جذب شده پیوندهای شیمیایی و از نوع کووالانسی به وجود می آیند[۲۶].
تعادل جذب سطحی
فرآیند جذب سطحی به طور عمومی از طریق سازوکارهایی مانند انتقال جرم ماده حل شده به جاذب و به دنبال آن توزیع درون ذره ای پیش می رود. تعادل جذب سطحی به مفهوم دینامیکی زمانی برقرار می شود که سرعت جذب فاز جذب شده بر روی سطح، برابر با سرعت واجذب آن باشد.
عمومی ترین مدل های به کار رفته برای درک سامانه جذب سطحی، معادلات همدمای لانگمویر(جذب به صورت تک لایه) و فروندلیچ(جذب به صورت چند لایه) می باشند که به صورت معادلات ۲-۱ و ۲-۲ معرف

دیدگاهتان را بنویسید