سنتز جاذب از لجن حاصل از تصفیه فاضلاب و استفاده از آن برای حذف فلزات سنگین از آب در سیستم ناپیوسته
چکیده
در این پایان نامه، دو نوع لجن حاصل از تصفیه فاضلاب، یکی از کارخانه چوب و کاغذ و دیگری از یک واحد لبنی برای سنتز کربن فعال جهت حذف کروم (vi) از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفته است. بر اساس آنالیز bet برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ مساحت سطح 34/133 مترمربع بر گرم و حجم کل حفره ها 2525/0 سانتی متر مربع بر گرم و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال 760 مترمربع بر گرم و 8383/0 سانتی مترمکعب بدست آمد. بر اساس نتایج، برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ بهترین ph 4 و مقدار بهینه جاذب 5/3گرم بر لیتر و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال بهترین ph 2 و مقدار جاذب 3گرم بر لیتر بوده است؛ لذا آزمایش های تعادلی جذب، تحت این شرایط در محدوده غلظتی 100-10 میلی گرم بر لیتر و در سه دمای 30، 40 و °c50 برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ و در محدوده غلظتی 250-50 میلی گرم بر لیتر و در سه دمای 25، 35 و °c45 برای جاذب سنتز شده از لجن فعال انجام شد. برای هر دو جاذب سنتز شده، در دماهای بالاتر سرعت جذب افزایش یافت، اما ظرفیت جذب کمتری به دست آمد. همچنین با افزایش غلظت یون های فلزی، ظرفیت جذب افزایش یافته و درصد حذف یون های کروم کاهش یافت. بر این اساس برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ ظرفیت جذب در بیشترین حالت، 18/23 میلی گرم به گرم در غلظت 100 میلی گرم بر لیتر و حداکثر میزان جداسازی کروم 4/98 درصد در غلظت 10 میلی گرم بر لیتر و در °c50 بوده است. درحالیکه برای جاذب سنتز شده از لجن فعال لبنی ظرفیت جذب در بیشترین حالت، 15/70 میلی گرم به گرم در غلظت 250 میلی گرم بر لیتر و حداکثر میزان جداسازی 5/99 درصد در غلظت 50 میلی گرم بر لیتر و در °c45 بوده است. داده های تعادلی برای هر دو جاذب در سه دما، با هم دماهای لانگمایر، فرندلیچ و لانگمایر-فرندلیچ مدل سازی گردید ، که در این میان برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ مدل لانگمایربا ضریب همبستگی در محدوده 9887/0 تا 9943/0 و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال مدل فرندلیچ با ضریب همبستگی 9963/0 تا 9988/0 تطابق بهتری با داده های تعادلی داشتند. برای هر دو جاذب سنتز شده مدل سینتیکی شبه درجه دوم غیر خطی، مدل مناسب تری برای توصیف داده های تجربی می باشد. همچنین مدل سینتیک نفوذ درون ذره ای نیز به خوبی قادر به توصیف داده های تجربی بود. محاسبات ترمودینامیکی نشان داد برای هر دو جاذب فرایند جذب خودبه خودی ، گرماگیر و همراه باافزایش آنتروپی است. میزان آنتالپی واکنش برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ 72/62 کیلوژول بر مول و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال 99/38 کیلوژول بر مول حاصل شد. آزمایش های دفع به منظور بازیابی جاذب برای جاذب سنتز شده از لجن فعال در سه مرحله انجام شد که نشان داد میزان دفع تا 78 درصد افزایش می یابد. مقایسه جاذب سنتز شده از لجن فعال با نمونه تجاری در شرایط بهینه بیانگر عملکرد بهتر آن در حذف یون های کروم از محلول بود. در هر حال در این مطالعه، ظرفیت جذب قابل قبولی برای حذف یون های کروم به دست آمده است که نشان دهنده قابلیت کاربرد این جاذب برای مصارف صنعتی است