فهرست:
1- مقدمه....................................................................................................................................................... 2
1-1- کلیات................................................................................................................................................... 2
1-2- ضرورت انجام تحقیق........................................................................................................................ 4
1-3- اهداف تحقیق..................................................................................................................................... 6
1-4- نوآوری تحقیق.................................................................................................................................... 6
1-5- ساختار پایان نامه............................................................................................................................... 7
2- پیشینه و تئوری تحقیق.......................................................................................................................9
2-1- مقدمه.................................................................................................................................................. 9
2-2- پیشینه تحقیق................................................................................................................................... 9
2-2-1- انواع جاذب.....................................................................................................................................9
2-2-1-1- پوسته برنج................................................................................................................................9
2-2-1-2- کربن فعال..............................................................................................................................11
2-2-1-3- پوسته گردو............................................................................................................................12
2-2-1-4- خاک اره..................................................................................................................................12
2-2-1-5- نانو ذرات کربنی....................................................................................................................13
عنوان صفحه
2-2-1-6- سایر جاذب ها........................................................................................................................14
2-2-2- انجام آزمایشات با استفاده از سیستم ستون........................................................................15
2-2-3- استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) در مدلسازی آزمایش..........................................16
2-2-4- انجام آزمایشات با استفاده از سیستم ستون و مدلسازی توسط روش RSM............18
2-3- تئوری تحقیق...................................................................................................................................18
2-3-1- روش سطح پاسخ(RSM)..................................................................................................... 18
2-3-1-1-روش شناسی سطح پاسخ.....................................................................................................18
2-3-1-2- طرحهای آزمایشی برای برازانیدن سطح های پاسخ.....................................................20
2-3-1-3- انواع طرح های سطح پاسخ................................................................................................21
2-3-1-4- طرح های مرکب مرکزی (CCD).................................................................................. 24
2-3-2- تئوری جذب سطحی................................................................................................................27
2-3-2-1- ایزوترم جذب پایه.................................................................................................................29
2-3-2-2- مدل های تجربی برای مدلسازی نتایج آزمایشها...........................................................31
2-3-2-2-1- مدل Adam-Bohart.................................................................................................31
2-3-2-2-2- مدل توماس......................................................................................................................32
2-4-جمع بندی....................................................................................................................................33
3- مواد و روشها ........................................................................................................................................35
3-1- مقدمه............................................................................................................................................35
3-2- مواد مورد استفاده.......................................................................................................................35
3-2-1- جاذب مورد استفاده: شلتوک برنج اصلاح شده بازی.......................................................35
3-2-2- فاضلاب مصنوعی حاوی فلز سنگین.....................................................................................36
3-2-3- سایر مواد مورد استفاده............................................................................................................36
3-3- دستگاههای مورد استفاده.........................................................................................................37
3-4- روشهای مورد استفاده................................................................................................................37
عنوان صفحه
3-4-1- آماده سازی ستون.....................................................................................................................37
3-4-2- طراحی آزمایشها به کمک روش RSM..............................................................................39
3-4-3- روش تعیین بازدهی جذب در هر آزمایش...........................................................................41
3-4-4- روش انجام آزمایش غیر پیوسته.............................................................................................43
4- نتایج .......................................................................................................................................................46
4-1-مقدمه.............................................................................................................................................46
4-2- نتایج آزمایش های غیر پیوسته...............................................................................................46
4-3- نتایج آزمایش های انجام شده بر مبنای روش سطح پاسخ به منظور بررسی عوامل موثر بر بازدهی جذب فلز سنگین.................................................................................................................49
4-4- تحلیل نتایج.................................................................................................................................52
4-4-1- تحلیل واریانس...........................................................................................................................68
4-4-1-1- تحلیل واریانس مدل چند جمله ای مرتبه دوم..............................................................68
4-4-1-2- تحلیل واریانس مدل خطی.................................................................................................72
4-4-2- تعیین بهترین رابطه.................................................................................................................74
4-5- ترکیبات مختلف پارامتر ها در اهداف تعیین شده مجموعه آزمایش ها............................79
4-6- تطبیق نتایج بدست آمده از آزمایش های پیوسته با مدل های تجربی.............................81
5- نتیجه گیری و پیشنهادات ................................................................................................................85
5-1- نتیجه گیری.................................................................................................................................85
5-2- پیشنهادات....................................................................................................................................86
فهرست منابع...............................................................................................................................................88
منبع:
امیری، م. (1388). تحلیل و طراحی آزمایش ها با رویکرد روشهای رویه پاسخ، چاپ اول، قزوین، انتشارات دانشگاه آزاد قزوین.
بیات، ج. (1385). بررسی حذف فلزات سنگین با استفاده از جاذب های طبیعی، پایان نامه کارشناسی ارشد، تهران: دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران.
پروین نیا، م. (1387). تصفیه پذیری و احیای سیلابهای شهری با استفاده از لایه های نفوذپذیر فعال، پایان نامه دکتری، مهندسی راه و ساختمان و محیط زیست، شیراز: دانشگاه شیراز.
چمانچی، م. (1387). بررسی تصفیه پذیری پساب های حاوی فلزات سنگین به وسیله جاذب های طبیعی، پایان نامه کارشناسی ارشد، مهندسی راه و ساختمان و محیط زیست، شیراز، دانشگاه شیراز.
خسروی، ج. (1386). حذف فلزات سنگین از آب نمک همراه نفت، پایان نامه کارشناسی ارشد، مهندسی شیمی، دانشگاه شیراز.
راحمی، ر. (1391). بهینه سازی پارامتر های موثر بر احیا سازی رزین انتخابگر نیترات در آب آشامیدنی، پایان نامه کارشناسی ارشد، مهندسی عمران –محیط زیست، واحد بین الملل دانشگاه شیراز.
زیودار، م. (1383). بررسی و نقش روشهای حذف فلزات سنگین از فاضلابهای صنعتی، مجله مهندسی شیمی ایران، جلد 3، شماره 10.
سازمان حفاظت محیط زیست، (1383). استاندارد و خروجی فاضلاب ها. معاونت تحقیقاتی دفتر محیط زیست انسانی.
سعادت، س. (1391). بررسی آزمایشگاهی و مدلسازی ریاضی تصفیه آبهای آلوده به فلزات سنگین به کمک جاذب های طبیعی اصلاح شده و نانو مواد پوشش داده شده بر روی آنها، پایان نامه دکتری، مهندسی عمران- آب و محیط زیست، دانشگاه شیراز.
شامحمدی حیدری، ز.، معاضد، ه.، جعفرزاده حقیقی، ن. ا.، حقیقت جو، پ. (1387). حذف کادمیوم از محیط آبی در غلظت های کم به وسیله پوسته شلتوک اصلاح شده، مجله آب و فاضلاب، شماره 67، صفحات 27 الی 33.
کحالزاده، ع. (1388). طراحی و تحلیل آزمایش ها، چاپ اول، تهران، مرکز نشر دانشگاهی.
مظفریان، ک.، مدائنی، س.، خشنودی، م. (1385). ارزیابی عملکرد فرایند اسمز معکوس در حذف آرسنیک از آب، مجله آب و فاضلاب، شماره 60، سال 1385، صفحات 22 الی 25.
Albadarin, A.B., Mangwandi, C., Almuhtaseb, A.H., Walker, G.M., Allen, S.J., and Ahmad, M.N.M. (2012). "Modelling and Fixed Bed Column Adsorption of Cr(VI) onto Orthophosphoric Acid-activated Lignin", Chinese Journal of Chemical Engineering, Vol. 20(3), pp. 469-477.
American Public Health Association, American Water Works Association and Water Pollution Control Federation (2005). Standard Methods for the Examination of Water an Wastewater. 21st edition, New York.
Arami-Niya, A., Wan Daud, W.M.A., Mjalli, F.S., Abnisa, F., and Shafeeyan, M.S. (2012). "Production of microporous palm shell based activated carbon for methane adsorption: Modeling and optimization using response surface methodology", Journal of Chemical Engineering Research and Design, Vol. 90, pp. 776-784.
Argun, M.E. (2008). "Use of clinoptilolite for the removal of nickel ions from water: kinetics and thermodynamics", Journal of Hazardous Materials, Vol. 150, pp. 587-595.
Arulkumar, M., Sathishkumar, P., and Palvannan, T. (2011). "Optimization of Orange G dye adsorption by activated carbon of Thespesia populnea pods using response surface methodology", Journal of Hazardous Materials, Vol. 186, pp. 827-834.
Baral, S.S., Das, N., Ramulu, T.S., Sahoo, S.K., Das, S.N., and Chaudhury, G.R. (2009). "Removal of Cr(VI) by thermally activated weed Salvinia cucullata in a fixed bed column", Journal of Hazardous Materials, Vol. 161, pp. 1427-1435.
Bhatnagar, A., and Sillanpaa, M. (2010). "Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment-A review", Chemical Engineering Journal, Vol. 157, pp. 227-296.
Can, M.Y., Kaya, Y., and Algur, O.F. (2006). "Response surface optimization of the removal of nickel from aqueous solution by cone biomass of Pinus sylvestris", Journal of Bioresource Technology Vol. 97, pp. 1761–1765.
Chen, S., Yue, Q., Gao, B., Li, Q., Xu, X., and Fu, K. (2011). "Adsorption of hexavalent chromium from aqueous solution by modified corn stalk: A fixed-bed column study", Journal of Bioresource Technology, Vol. 113, pp. 114-120.
Chiang, H.L., Tsai, J.H., Chang, G.M., and Hsu, Y.C. (2002). "Comparison of a single grain activated carbon and column adsorption system", Carbon, Vol. 40, pp. 2921–2930.
Febrianto, J., Kosasih, A.N., Sunarso, J., Ju, Y.H., Indraswati, N., and Ismadji, S. (2009). "Equilibrium and kinetic studies in adsorption of heavy metals using biosorbent: A summary of recent studies", Journal of Hazardous Materials, Vol. 162, pp. 616-645.
Fierro, V., Muniz, G., Gonzalez-Sanchez, G., Ballinas, M.L., and Celzard, A. (2009). "Arsenic removal by iron-doped activated carbons prepared by ferric chloride forced hydrolysis", Journal of Hazardous Materials, Vol. 168, pp. 430-437.
Gao, Z., Bandosz, T.J., Zhao, Z., Han, M., and Qiu, J. (2009). "Investigation of factors affecting adsorption of transition metals on oxidized carbon nanotubes", Journal of Hazardous Materials, Vol. 167, pp. 357-365.
Hasan, S.H., Srivastava, P., and Talat, M. (2009). "Biosorption of lead using immobilized aeromonas hydrophila biomass in up flow column system: Factorial design for process optimization", Journal of Hazardous Materials, Vol. 177, pp. 312-322.
Hasar, H. (2003). "Adsorption of Ni(II) from aqueous solution on to activated carbon prepared from almond husk" Journal of Hazardous Materials, Vol. 97, pp. 49-57.
Hu, J., Chen, C., Zhu, X., and Wang, X. (2009). "Removal of chromium from aqueous solution by using oxidized multiwalled carbon nanotubes", Journal of Hazardous Materials, Vol. 162, pp. 1542-1550.
Kalavathy M.H., Regupathi, L., Pillai, M.G., and Miranda, L.R. (2009). "Modeling, analysis and optimization of adsorption parameters for H3PO4 activated rubber wood sawdust using response surface methodology", Journal of Colloids and Surfaces, Vol. 70, pp. 35-45.
Kandah, M.I., and Meunier, J.L. (2007). "Removal of nickel ions from water by multi walled carbon nanotubes", Journal of Hazardous Materials, Vol. 146, pp. 283-288.
Kikuchi, Y., Qian, Q., Machida, M., and Tatsumoto, H. (2006). "Effect of ZnO loading to activated carbon on Pb(II) adsorption from aqueous solution", Carbon, Vol. 44, pp. 195-202.
Li, Y.H., Ding, J., Luan Z., Di, Z., Zhu, Y., Xu, C., Wu, D., and Wei, B. (2003). "Competitive adsorption of Pb2+, Cu2+ ions from aqueous solutions by multiwalled carbon nanotubes", Carbon, Vol. 41, pp. 2787-2792.
Li, Y., Di, Z., Ding, J., Wu, D., Luan Z., and Zhu, Y. (2005). "Adsorption thermodynamic, kinetic and desorption studies of Pb2+ on carbon nanotubes", Journal of water research, Vol. 39, pp. 605-609.
Li, Q., Zhai, Zhang, W., Wang, M., and Zhou, J. (2007). "Kinetic studies of adsorption of Pb(II), Cr(III) and Cu(II) from aqueous solution by sawdust and modified peanut husk", Journal of Hazardous Materials, Vol. 141, pp. 163-167.
Liu, Y., Wang, J., Zheng, Y., and Wang, A. (2012). "Adsorption of methylene blue by kapok fiber treated by sodium chlorite optimized with response surface methodology", Chemical Engineering Journal, Vol. 184, pp. 248-255.
Lu, C., Liu, C., and Rao, G.P. (2008). "Comparison of sorbent cost for the removal of Ni2+ from aqueous solution by carbon nanotubes and granular activated carbon", Journal of Hazardous Materials, Vol. 151, pp. 239-246.
Lua, A.C., and Yang, T. (2009). " Theoretical and experimental SO2 adsorption onto pistachio-nut-shell activated carbon for a fixed-bed column", Chemical Engineering Journal, Vol. 155, pp. 175–183.
Mohan, S., and Sreelakshmi, G. (2008). "Fixed bed column study of heavy metal removal using phosphate treated rice husk", Journal of Hazardous Materials, Vol. 153, pp. 75-82.
Montanher, S.F., Oliveira, E.A., and Rollemberg, M.C. (2005). "Removal of metal ions from aqueous solutions by sorption on to rice bran", Journal of Hazardous Materials, Vol. B117, pp. 207-211.
Nasir, K., Shujaat, A., Aqidat, T., and Jamil, A. (1998). "Immobilization of arsenic on rice husk", Journal of Science and Technology, Vol. 16, pp. 655-666.
Netpradit, S., Thiravetyan, P., and Towprayoon, S. (2004). "Evaluation of metal hydroxide sludge for reactive dye adsorption in a fixed-bed column system", Journal of Water research, Vol. 38, pp. 71-78.
Ozer, A. (2007). "Removal of Pb(II)ions from aqueous solutions by sulphuric acid-treated wheat bran", Journal of Hazardous Materials, Vol. 141, pp. 753-761.
Qin, B., Luo, H., Liu, G., Zhang, R., Chen,S., Hou, Y., and Luo, Y. (2012). "Nickel ion removal from wastewater using the microbial electrolysis cell", Journal of Bioresource Technology, Vol. 121, pp. 458-461.
Quek, S.Y., and Al-Duri, B. (2007). " Application of film-pore diffusion model for the adsorption of metal ions on coir in a fixed-bed column", Chemical Engineering and Processing, Vol. 46, pp. 477–485.
Ranjan, D., Talat, M., and Hasan, S.H. (2009). "Biosorption of arsenic from aqueous solution using agricultural residue rice polish" Journal of Hazardous Materials, Vol. 166, pp. 1050-1059.
Rao, G. P., Lu, C., and Su, F. (2007). "Sorption of divalent ions from aqueous solution by carbon nanotubes: A review", Separation and Purification Technology, Vol. 58, pp. 224-231.
Reynolds, T.D., and Richards, P.A. (1996). Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, 2nd ed., Boston: PWS Publishing Company.
Salamatinia, B., Kamaruddin, A.H., and Abdullah, A.Z. (2008). "Modeling of the continuous copper and zinc removal by sorption onto sodium hydroxide-modified oil palm frond in a fixed-bed column", Chemical Engineering Journal, Vol. 145, pp. 259-266.
Shukla, S.S., Yu, L.J., Dorris, K.L., and Shukla, A. (2005). "Removal of nickel from aqueous solutions by sawdust", Journal of Hazardous Materials, Vol. B121, pp. 243-246.
Taty-Costodes, V.C., Fauduet, H., Porte, C., and Ho, Y. (2005). "Removal of Lead (II) Ions from Synthetic and Real Effluent Using Immobilized Pinus Sylvestris Sawdust: Adsorption on a Fixed-bed Column", Journal of Hazardous Materials, Vol. 123, pp. 135-144.
Vieira, M.G.A., Almeida Neto, A.F., Gimenes, M.L., and da Silva, M.G.C. (2010). "Sorption kinetics and equilibrium for the removal of nickel ions from aqueous phase on calcined Bofe bentonite clay", Journal of Hazardous Materials, Vol. 177, pp. 362–371.
Wang, H.J., Zhou, A.L., Peng, F., and Chen, L.F. (2007). "Adsorption characteristics of acidified carbon nanotubes for heavy metal Pb (II) in aqueous solution", Materials science & Engineering, Vol. 466, pp. 201-206.
Yang, S., Li, J., Shao, D., Hu, J., and Wang, X. (2009). "Adsorption of Ni(II) on oxidized multi-walled carbon nanotubes: Effect of contact time, pH, foreign ions and PAA", Journal of Hazardous Materials, Vol. 166, pp. 109-116.
Zhao, Y., Huang, M., and Wu, W. (2009). "Synthesis of the cotton cellulose based Fe(III)-loaded adsorbent for arsenic(V) removal from drinking water", Journal of Hazardous Materials, Vol. 249, pp. 1006-1011.
Zhu, H., Jia, Y., Wu, X., and Wang, H. (2009). "Removal of arsenic from water by supported nano zero-valent iron on activated carbon", Journal of Hazardous Materials, Vol. 2009, pp. 1-6.