دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – مهندسی فرآیند

عنوان:

جداسازی آرسنیک و جیوه از آب های فرآیندی با استفاده از پلیمرهای هادی

چکیده:

وجود فلزات سنگینی از قبیل آرسنیک و جیوه در آب و یا محیط برای سلامتی هر موجود زنده ای بسیار خطرناک می باشد. یکی از روش های مناسب برای جداسازی فلزات سنگین از آب، فرآیند جذب سطحی می باشد. در این فرآیند از جاذب های متنوعی استفاده می شود. معمولا مناسب ترین جاذب برای این فرآیند، جاذبی است که دارای حجم بسیار کم با ساختار اسفنجی با سطح مقطع درونی بسیار زیاد باشد.

به عنوان مثال زغال فعال یکی از مناسب ترین جاذب ها برای این فرآیند می باشد.

در این تحقیق ابتدا مقدار معینی از آرسنیک و جیوه را در آب حل نموده و سپس با استفاده از فرآیند جذب سطحی و با جاذب های متفاوت آنها را از آب جدا و با اندازه گیری غلظت نهایی محلول درصد جذب تعیین گردیده است. در این تحقیق جاذب زغال فعال را به عنوان مبنا انتخاب نموده و قدرت جذب دیگر جاذب ها نسبت به آن مقایسه گردیده است.

هدف اصلی این تحقیق تهیه و بررسی پلیمرهای هادی از قبیل پلی پیرول و کامپوزیت های آن به عنوان جاذب و مقایسه قدرت جذب آرسنیک و جیوه توسط این پلیمر و کامپوزیت آن با زغال فعال و بنتونیت می باشد.

مقدمه:

جذب سطحی به عنوان گرفتن و جذب کردن مولکول ها یا یون ها یا اجزایی از یک فاز به وسیله سطوح داخل و خارجی یک فاز جامد تعریف می شود. واکنش های انجام گیرنده در سطح تماس جامد و مایع، تعیین کننده میزان و شدت جذب خواهند بود.

در این تحقیق ابتدا مقادیر مشخص آرسنیک و جیوه را در آب حل کرده و سپس با استفاده از فرآیند جذب سطحی در دما و فشار محیط یون آرسنیک و جیوه با استفاده از جاذب های متفاوت جذب شده اند. از اهداف این تحقیق علاوه بر بررسی پلیمرهای هادی و کاربرد آنها، از این پلیمرها پس از ساخت به عنوان جاذب استفاده می شوند. و نیز طرز تهیه پلیمر پلی پیرول و کامپوزیت های مختلف آن مانند کامپوزیت پلی پیرول با پلی وینیل الکل، پلی پیرول با پلی اتیلن گلیکول و… مطالعه شده است.

هدف اصلی این تحقیق جذب آرسنیک و جیوه از آب با استفاده از پلیمر پلی پیرول و کامپوزیت های آن و مقایسه آن با جاذب هایی مثل زغال فعال و بنتونیت در فرآیند جذب سطح می باشد.

فصل اول

1-1- کلیات

سال های متمادی است که شیوه زندگی انسان ها بر اثر رشد صنعت از حالت پراکنده به صورت متمرکز تغییر یافته است. این شیوه زندگی در تمامی ابعاد، تغییر و تبادلات فراوانی را به دنبال داشته و برای روند خود از منابع متعدد طبیعی مایه گرفته است و نیز پیشرفت های عظیم صنعتی در هر اجتماعی به وجود و فراوانی آب مربوط می باشد. بنابراین اولین نتیجه فعالیت های اجتماعی و صنعتی انسان به صورت ویرانگری و تخریب محیط زندگی از طریق آلوده سازی منابع آب – خاک – هوا و تمام چیزهایی که در بهتر زیستن او دخالت دارند ظاهر می شود.

اگر آب های مصرف شده که به منابع اولیه برگردانیده می شود حاصل فعالیت های صنعتی باشد محتوی هزاران ترکیب شیمیایی که در صنایع مورد مصرف قرار گرفته است خواهند بود. بعضی از این ترکیب های شیمیایی حاوی فلزات سنگین می باشد که در پساب ها (فاضلاب های صنعتی) موجود می باشد که صنعت استفاده کننده پس از مصارف صنعتی بدون کمترین توجهی به استانداردهای محیط  زیست در محیط رها می شوند که برای سلامتی هر موجود زنده ای خطرناک می باشند.

فلزات سنگین دارای منشأ طبیعی و هم ناشی از فعالیت های بشری هستند و با ظهور تکنولوژی های پیشرفته استفاده از این فلزات افزایش می یابد. از فلزات سنگین، سمی و خطرناکی که در پساب ها موجود می باشد می توان آرسنیک و جیوه را نام برد. یکی از فرآیندهای معمول و اقتصادی که برای حذف و یا جدا نمودن فلزات سنگین از آب به کار برده می شود فرآیند جذب سطحی می باشد.

جذب سطحی به عنوان گرفتن و جذب کردن مولکول ها یا یون ها یا اجزایی از یک فاز به وسیله سطوح داخلی و خارجی یک فاز جامد تعریف می شود. جذب به علت نیروی جاذبه اتم ها و مولکول های سطح جاذب انجام می گیرد. وقتی که اجزا ناخالصی از فاز مایع به سطح جاذب جذب می گردند، این عمل را جذب سطحی جامد – مایع گویند. واکنش های انجام گیرنده در سطح تماس جامد و مایع، تعیین کننده میزان و شدت جذب خواهند بود. جذب سطحی کاربردهای فراوانی در فرآیندهای کنترل و تصفیه آلودگی دارد که از میان آنها به جذب سطحی فلزات سنگین نیز می توان اشاره کرد.

جذب سطحی را می توان به دو طریق تقسیم بندی نمود:

1) جذب سطحی فیزیکی و 2) جذب سطحی شیمیایی. جذب سطحی فیزیکی عمدتا در اثر نیروهای واندروالس به وجود آمده و یک فرآیند قابل برگشت است. وقتی که نیروهای مولکولی بین مولکول های محلول و جاذب بزرگتر از نیروهای بین مولکولی بین مولکول های محلول و حلال باشد، محلول روی سطح جاذب، جذب خواهد شد. یک مثال برای جذب فیزیکی، جذب سطحی توسط کربن فعال می باشد. کربن فعال دارای تعداد زیادی مجاری موئینه ای در داخل ذرات کربن بوده و سطح قابل دسترس شامل سطح منافذ و سطح خارجی ذرات می باشد. مساحت سطح منافذ به مراتب از مساحت سطح ذرات بزرگتر بوده و بیشترین میزان جذب سطحی در این سطوح رخ می دهد. برای کربن فعال نسبت مساحت کل سطح به جرم بسیار زیاد می باشد. در جذب شیمیایی یک واکنش شیمیایی بین مواد جامد و محلول جذب شده انجام می شود که غیرقابل برگشت است. فرآیند جذب شیمیایی به ندرت برای جذب فلزات سنگین استفاده می شود ولی استفاده از فرآیند جذب فیزیکی رایج است. سرعت جذب به وسیله یک سری از مکانیسم های انتقال جرم محدود می شود. این مکانیسم ها عبارتند از:

1) حرکت ماده جذب شونده از داخل توده مایع به لایه مایع مرزی احاطه کننده ماده جاذب، 2) نفوذ ماده جذب شوند از داخل لایه مرزی، 3) نفوذ ماده جذب شونده به داخل منطقه موئینگی یا خلل و فرج داخل ماده جاذب و 4) جذب ماده جذب شونده به دیواره ها یا سطوح مجاری موئینه. مرحله دوم مکانیسم جذب به نام نفوذ فیلم و مرحله سوم به نام نفوذ منفذی مشهور است. وبر در سال 1972 دریافت که راهبری راکتورهای اختلاط ناپیوسته یا جریان پیوسته با سرعت های جریان بهم زنی مشابه تصفیه آب سرعت جذب معمولا با نفوذ فیلم (مرحله دوم) یا در بعضی مواقع به وسیله نفوذ منفذی محدود می شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.