حذف یونهای فلزی کادمیوم و سرب از محلول های آبی با جاذب نانوحفره SBA-15 اصلاح شده

مهندسی نفت و شیمی
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد شیمی گرایش کاربردی حذف یونهای فلزی کادمیوم و سرب از محلول های آبی با جاذب نانوحفره SBA-15 اصلاح شده چکیده: با پیشرفت روز افزون جوامع بشری و افزایش كمی و كیفی تولیدات صنعتی بنا بر نیازهای جامعه امروزی، فاضلاب های صنعتی نیز كه حاصل فرایندهای تولید در بخشهای مختلف صنعت می باشد بصورت یكی از عوامل مخاطره آمیز برای محیط زیست در آمده است، فلزات سنگین شامل سرب، كادمیوم و ... می باشد كه حتی در غلظت های كم نیز از تركیبات سمی بشمار می روند. روشهای مختلفی برای حذف یا كاهش غلظت فلزات سنگین از آب یا فاضلاب ها مورد استفاده قرار گرفته است. یكی از روشهای تصفیه فاضلاب های صنعتی استفاده از جاذب های مختلف می باشد. SBA-15 اصلاح شده به عنوان جاذبی مناسب كه در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. مزوپورها تركیبات متخلخلی هستند كه اندازه و شكل حفره ها در آنها ثابت و یكنواخت می باشد. دیواره حفره ها در مزوپورها ساختاری آمورف دارد می توانند از جنس سیلیكا، كربن سیلیكا، الومینو سیلیكا و.... باشد، ساختار SBA-15 تقریبا لانه زنبوری از مزوپورهای هگزاگونال است. در این تحقیق بررسی درصد حذف فلزات سنگین مانند سرب و كادمیوم توسط SBA-15 اصلاح شده به عنوان ماده جاذب مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا پارامترهای مرتبط با، درصد جذب این فلزات نظیر بررسی اثر مقدار جاذب، بررسی مقدار و نوع محلول بازیابی كننده، زمان استخراج، اثر pH، نمودار كالیبراسیون، ظرفیت جاذب، بررسی مزاحمتها، غلظت، دقت روش، حد تشخیص، نتایج كلی بدست آمده از آزمایش های متعدد نشان داد كه SBA-15 اصلاح شده قادر به حذف فلزات سنگین كادمیوم و سرب می باشد. در این بررسی میزان حذف سرب از كادمیوم بیشتر است. (بطوری كه حذف سرب تا صددر صد امكان پذیر بود.)این در حالی است كه امكان حذف كادمیوم تا 5/99 وجود دارد. کلمات کلیدی: فلزات سنگین اتیلن دی آمین محلول‌های آبی SBA-15 اصلاح شده سیلیکای مزوپوری - مقدمه فلزات سنگین اصولاً به دو دسته از عناصر فلزی اطلاق می شوند كه دارای وزن مخصوص بزرگتر از 6 گرم بر سانتی متر مكعب و وزن اتمی بیشتر از 50 گرم باشند. وجود بعضی از آنها در مقادیر جزئی در جیره غذایی انسان و سایر موجودات لازم است به همین دلیل به آنها عناصر ضروری گفته می شود. مقدار این عناصر درغلظتهای بیش از حد مجاز عوارض گوناگونی هم برای انسان و هم برای سایر موجودات ایجاد كرده ضمن آنكه آلودگی وخطرات زیست محیطی را نیزبه همراه دارد [1]. فلزات سنگین شامل جیوه، آرسنیك، كادمیوم، سرب، نیكل، مس، آهن، كروم و وانادیم و... می باشند كه دارای نقاط جوش متفاوتی هستند. از جمله منابع آلاینده محیط زیست درارتباط با فلزات سنگین عبارتند از: صنایع فلزی، ریخته گری، آبكاری، رنگ سازی، باطری سازی، دباغی، نساجی، كاغذ سازی و سایر صنایع مشابه كه با دفع و انتشار عناصری همچون كادمیوم، جیوه، نیكل، سرب، كروم، مس، نقره در محیط زیست باعث آلودگی می شود. فلزات سنگین از اجزا بیوسفر1(كره زیستی) هستند و به طور طبیعی درخاك و گیاهان نیز یافت می شوند[2]. اغلب فلزات سنگین در واكنشهای بیولوژیك، سلولهای موجودات زنده داخل و ایجاد مزاحمت میكنند و یا ممكن است باعث ممانعت برخی واكنشهای بیو شیمیایی سلولها- 1-Bioshfere كرده و باعث كاهش راندمان تصفیه ودر موارد حاد، باعث توقف فعالیتهای بیولوژیكی سیستمهای تصفیه ای می گردد[3]. فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: خواص و كاربرد فلزات سنگین سرب و كادمیوم 1 1-1- مقدمه 2 1-2- روشهای حذف فلزات سنگین از آبها و فاضلاب 3 1-2-1- روشهای شیمیایی حذف فلزات سنگین 3 1-2-2- روشهای فیزیکی حذف فلزات سنگین 4 1-2-3- روشهای بیولوژیكی حذف فلزات سنگین 4 1-3- كادمیوم 6 1-3-1- تاریخچه كادمیوم 6 1-3-2- خواص كادمیوم 8 1-3-3-اثرات كادمیوم 9 1-3-3-1- اثرات كادمیوم بر روی انسان 9 1-3-3-2- اثرات كادمیوم بر روی حیوانات 10 1-3-4- منابع طبیعی كادمیوم 11 1-3-5- كاربردهای كادمیوم و تركیبات آن 12 1-3-6- روشهای جداسازی و اندازه گیری كادمیوم 14 1-3-7- روشهای متداولی كه در گذشته برای حذف كادمیوم بكار رفته است 16 1-4- سرب و تاریخچه آن 19 1-4-1- خواص سرب 20 1-4-2- اثرات سرب 21 1-4-3-آثار مسمومیت با سرب 22 1-4-4- منابع سرب 23 1-4-5- مصارف سرب pb 24 1-4-6- روشهای رایج اندازه گیری سرب 25 1-4-6-1- روشهای اسپكترفتوكوپی برای اندازه گیری سرب 25 1-4-6-2- روشهای اسپكترومتری جذب اتمی برای اندازه گیری سرب (FAAS) 25 1-4-6-3- روش اسپكترومتری جذب اتمی با كوره گرافیتی برای سرب(GFAAS) 26 1-4-6-4- روش الكتروشیمیایی اندازه گیری سرب 26 1-4-6-5- روشهای دیگری برای اندازه گیری سرب وجود دارند كه عبارتند از: 27 1-4-7- روشهای متداول حذف سرب 28 1-4-7-1- روش رسوب دهی برای حذف سرب 28 1-4-7-2- تصفیه به روش تعویض یونی برای تركیبات آلی و معدنی سرب 29 1-4-7-3- روش استخراج مایع – مایع برای سرب 29 1-4-7-4- روش استخراج با فاز جامد با تكنیك MRT یا تشخیص مولكولی 30 فصل دوم: مزوپورها و كاربرد آن 31 2-1- مقدمه 32 2-2- تاریخچه 34 2-3- مزوپورها و SBA-15 36 2-4- مكانیسم كلی 39 2-5- سنتز و مكانیسم تشكیل مزوپور 40 2-5-1- مكانیزم قالبگیریكریستال مایع (LCT) یا تجمع میله های سیلیكاتی 41 2-5-2- مكانیزم چروك خوردن لایه سیلیكاتی 42 2-5-3- مكانیزم جفت شدن دانسیته بار 43 2-5-4- مكانیزم صفحات پیچ خورده 45 2-5-5- مكانیزم بلور مایع سیلیكاتروپیك (SLC) 46 2-6- مسیر سنتز و مورفولوژی ذرات SBA-15 48 2-7- ویژگی های ذرات مزوپور سیلیكاتی SBA-15 50 2-8- ساختار حفره SBA-15 51 2-9- كاربردهای مزوپور 51 2-9-1- نقش كاتالیزوری 52 2-9-2- كشتی در بطری 52 2-9-3- جذب و جداسازی 52 2-10- كلیات جذب اتمی 54 2-11- دستگاهوری جذب اتمی شعله 55 2-11-1- منابع تابشی 56 2-11-2- اتم كننده ها در جذب اتمی 57 2-11-3- مراحل و فرآیندهای تشكیل اتم درشعله 58 2-11-4- انتخاب طول موج 60 2-11-5- آشكار سازها 62 2-11-6- مزاحمتها در AAS 64 2-11-7- برتریهای جذب اتمی AAS 65 فصل سوم: بخش تجربی 66 3-1- مقدمه 67 3-2- مواد و دستگاههای مورد نیاز 68 3-2-1- تهیه محلولها و استانداردها 68 3-2-2- دستگاهها 68 3-3- استخراج و بازیابی نمونه 69 3-4- بررسی پارامترهای مؤثر بر استخراج و بازیابی 69 3-5- بررسی اثر مقدار جاذب 70 3-6- بررسی زمان استخراج 71 3-7- بررسی اثر pH بر جذب یونهای pb2+ و cd2+ 72 3-8- بررسی مقدار و نوع محلول بازیابی كننده 73 3-9- تعیین ظرفیت جاذب برای جذب pb2+ و cd2+ 75 3-10- بررسی امكان استفاده مجدد از جاذب 15- SBA 75 3-11- بررسی مزاحمت‌ها 76 3-12- كاربرد جاذب برای پیش تغلیظ 77 3-13- گستره‌ی خطی نمودار كالیبراسیون 78 3-14- فاكتور تغلیظ 79 3-15- بررسی دقت روش 80 3-16- حد تشخیص 81 3-17- اندازه گیری pb2+ و cd2+ در نمونه‌های پساب 82 فصل چهارم 84 نتیجه گیری 85 منابع 88