No category

پایان نامه ارشد رایگان با موضوع آلودگی آب، زیست محیطی

دسامبر 1, 2018

ل:
* مولکول‌ها چند لایه می‌توانند‌ایجاد کنند.
* مدل لانگمیر مناسب نباشد و نتیجه‌ی خوبی ندهد.
* آنتالپی جذب در تمامی‌لایه‌ها یکسان است.
* انرژی جذب برای تمامی‌لایه‌ها همانند لایه‌ی اول است.
* لایه‌ی جدید می‌تو‌اند قبل از اتمام تشکل یلِ لایه‌ی قبلی شروع به‌ایجاد شود.
این مدل در کارهایی که رنگ‌های کاتیونی و آنیونی برای حذف بررسی شده، به کار رفته‌است. (تعریف رنگ‌های آنیونی و کاتیونی قبلا ذکر گردید.) از آن جمله می‌توان به تحقیقات مختار آرمانی و‌همکارانش[۲۰] اشاره کرد که برای حذف رنگ‌های اسیدی با استفاده از پوست کنجاله‌ی سویا انجام داده‌‌اند و کار دیگری نیز برای حذف رنگ بریلیانت‌گرین با استفاده از کربن فعال بدست آمده از میله‌های کنف توسط محمد اسدالله و همکارانش با استفاده از‌این مدل انجام گرفته‌است[۲۱].
۱-۱۲-۴ مدل‌ایزوترم دوبین-رادوشکویچ۳۵
رابطه‌ی‌این‌ایزوترم به شکل معادله‌ی (۱-۹) و(۱-۱۰) بیان می‌شود:
(۱- ۹
(۱- ۱۰
این مدل توسط آلوک میتال و همکارانش [۲۲] برای بررسی‌ایزوترم جذب رنگ قرمز کونگو به کار گرفته‌شده‌است. علاوه بر‌این کارهای دیگری نیز برای استفاده از‌این مدل انجام شده که می‌توان به تحقیقات آدرینا وییرا۳۶ برای حذف رنگ‌های رنگرزی توسط نارگیل[۲۳] و حذف رنگ‌های کاتیونی از محیط‌های آبی توسط هیدروژل‌های پلیمری[۲۴] اشاره کرد.
۱-۱۲-۵ ایزوترم تمکین۳۷
برای‌این حالت فرض می‌شود که کاهش گرمای جذب خطی‌تر از رابطه‌ی لگاریتمی‌باشد که در‌ایزوترم فرندلیچ بیان شده. معادله‌ی تمکین به حالت موازاتی بودن افزایش مرتبه‌ی تکمیل مراکز جذبی جاذب به کاهش خطی در انرژی جذب اشاره دارد.‌ایزوترم تمکین به صورت‌های مختلفی در منابع بیان شده که فرم کلی آن به صورت معادله‌ی ۱-۱۱. نشان داده‌شده‌است. فرم غیر خطی‌این‌ایزوترم به صورت معادله‌ی (۱-۱۱) و فرم‌های خطی آن به صورت معادله‌های (۱-۱۲) و (۱-۱۳)بیان می‌شوند.
(۱- ۱۱
(۱- ۱۲
(۱- ۱۳
با رسم در مقابل مقادیر A و B تعیین می‌شوند.
۱-۱۲-۶ مدل‌ایزوترم توس۳۸
رابطه‌ی‌این‌ایزوترم به شکل معادله‌ی (۱-۱۴) بیان می‌شود:
(۱- ۱۴
۱-۱۲-۷ مدل‌ایزوترم سیپز۳۹
رابطه‌ی‌این‌ایزوترم به شکل معادله‌های (۱-۱۵) تا (۱-۱۸) بیان می‌شود:
(۱- ۱۵
(۱- ۱۶
(۱- ۱۷
(۱- ۱۸
۱-۱۲-۸ رادکه-پراودنیتز۴۰
رابطه‌ی‌این‌ایزوترم به شکل معادله‌ی(۱-۱۹) بیان می‌شود:
(۱- ۱۹
۱-۱۳ تخمین پارامترهای‌ایزوترم جذب با استفاده از خطی‌سازی:
در حالت کلی، برای بدست‌آوردن پارامتر‌های‌ایزوترم‌های مختلف، طوری معادله را تغییر داده می‌شود که معادله شکل خطی به خود بگیرد، به‌این صورت می‌توان با استفاده از رگراسیون خطی، پارامترهای معادله را بدست آورد.
(۱- ۲۰
برای مدل جذب، معادله‌ی‌ایزوترمی‌که دارای ضریب خطای رگراسیون بالای ۹۷-۹۸% باشد مورد قبول خواهد بود. برای گازها، گرمای جذب چند کیلوکالری بر مول است ولی‌این مورد در مورد مایعات، کمی‌کمتر است. مکانیسم‌های جذب به صورت زیر می‌باشند:
* انتقال جرم مولکولی ماده‌ی حل‌شونده از توده محلول به سطح ذرات جاذب (در چند دقیقه)
* نفوذ از مسیر لایه میانی بالک و جاذب(لایه جذب)
* نفوذ از درون ساختار داخلی ذرات جاذب به جایگاه‌های جذب (در طی چندین ساعت)
وقتی از انرژی جذب سخن به میان می‌آید، می‌توان دو نوع انرژی پیوندی را برای جذب بررسی کرد:
* پیوندهای شیمیایی الکترواستاتیکی با بیش از ۱۰ کیلوکالری بر مول
* نیروهای واندروالسی و پیوند هیدروژنی با ۱۰-۲ کیلوکالری بر مول
۱-۱۴ تصـفیـه آب
یکی از اولویت‌های زندگی بشر کنونی، دسترسی به آب سالم می‌باشد. سالانه میلیون‌ها دلار هزینه‌ی تولید آب سالم و عاری از میکروب برای مصارف آشامیدن می‌شود. آب‌های زیر زمینی در آمریکا به اندازه ای آلوده‌شده‌اند که دانشمندان می‌گویند هر لیوان آب شهری که فرد می‌نوشد، داروخانه ای است، به‌این صورت که هر لیوان حاوی مقادیری از داروهای ضد افسردگی و ضدبارداری در حد ده‌ها ppm است.
کیفیـت آب‌های مـورد نیاز بـرای مصارف خـاص به ندرت با آب‌های طبیعی مطابقت می‌کند. آب آشامیدنی آبی است زلال، خنک، بی‌رنگ، بی بو و بدون مزه خاص و عاری از عوامل بیماری زا و سمّی. چنین آبی در طبیعت کم می‌باشد و اگر چشمه‌هایی وجود داشته باشد که آب آنها پاک و خالص باشد برای شرب مردم کفایت نمی کند و علاوه بر آن، بشر هم به طور مستقیم و غیرمستقیم باعث آلودگی آب‌های طبیعی می‌شود. آب مصرفی هر صنعت نیز باید دارای مشخصات خاص باشد تا به دستگاه‌ها زیان وارد نشده و محصولات تولیدی کیفیت مرغوبی داشته باشند. آب‌های سطـحی تصفیـه بیشـتری از آب‌های زیـرزمیـنی لازم دارنــد. آب‌های زیرزمیـنی هـم باید ضدعفونی شوند و در برخی موارد تصفیه بیشتری نظیر کاهش سختی و یا خروج برخی املاح نیز برای آن‌ها ضرورت دارد [۲۵].
آبهای سطحی یا زیرزمینی اغلب حاوی ناخالصی‌هایی بوده ‌یا مشخصات نامطلوب دارند. فرایندهای اصلی تصفیه آب، مانند انعقاد، تجمع ذرات، ته نشینی، صاف کردن و گندزدایی در تصفیه خانه انجام می گیرد. روشهایی، به نام تصفیه مقدماتی، برای کاهش ناخالصی‌ها و یا تغییر مشخصات نامطلوب آب قبل از رسیدن به تصفیه خانه وجود دارد که بدین وسیله از فشار بر مراحل اصلی تصفیه آب کاسته می شود. تصفیه مقدماتی، فرایندهای فیزیکی، شیمیایی یا مکانیکی هستند که قبل از مراحل اصلی تصفیه آب صورت می گیرد و شامل آشغالگیری، تصفیه شیمیایی مقدماتی، ته نشینی مقدماتی و استفاده از صافی‌های مشبک با سوراخ ریز است [۴].
۱-۱۵ جذب سطحی
به طور کلی حرکت یک جزء از یک فاز به سمت فصل مشترک‌این فاز با فاز دوم و تجمع‌این جزء بر روی سطح فصل مشترک، فرایند جذب سطحی نامیده می‌شود [۲۶] . به عبارت دیگر لازمه انجام‌این فرایند تماس دو فاز با یکدیگر است. فاز اول که جزئی از آن جدا شده و به سمت فاز دوم حرکت می‌کند، سیال (مایع یا گاز) و فاز دوم که جزء یا اجزایی بر روی سطح آن جمع می‌شوند، می‌تو‌اند به‌یکی از دو حالت مایع و یا جامد باشد. چنانچه فرایند جذب بر روی سطح یک مایع انجام شود آن را جذب بر روی مایع۴۱ و چنانچه بر روی سطح یک جامد انجام گیرد آن را جذب بر سطح جامد۴۲ نامیده و جزئی از فاز سیال را که جذب جسم جامد می‌شود جزء جذب‌شونده۴۳، و جسم جامد را که معمولاً بسیار متخلخل است، جاذب۴۴ می نامند. حرکت جزء از فاز سیّال و تجمع و تغلیظ آن بر روی سطح جسم جاذب تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که دو فاز از نقطه نظر پتانسیل شیمیایی به تعادل برسند، البته عوامل متعددی از جمله ظرفیت جاذب نیز دراین پدیده مؤثر است، در هر حال از‌این لحظه به بعد فرایند جذب متوقف می‌گردد.
سطح جاذب در حقیقت به لایه ما‌بین دو فاز غیر همگن گفته می‌شود.‌این لایه می‌تو‌اند دارای عمق متغیر باشد. عمق لایه جذب بستگی به نوع فرایند جذب و نفوذ گونه جذب‌شونده دارد و معمولاً در اثر نفوذ،‌ترکیبات جذب‌شونده می‌توانند از عمق ۵۰۰- ۵ نانومتر به سطح جاذب نفوذ کنند. انتقال جرم به سطح جاذب یک فرایند تعادلی است. هر نوع فرایند جذب اعم از فیزیکی و شیمیایی انرژی آزاد سطحی را کاهش می‌دهد.
بنابراین می‌توان گفت که فرایند جذب یک فرایند خود به خودی است که موجب کاهش انرژی آزاد گیبس می‌شود. با توجه به مطالب فوق، گونه‌های جذب‌شونده ابتدا در لایه مرزی جذب شده و سپس تحت فرایند نفوذ به عمق سطح جاذب نفوذ می‌کنند . با استفاده از عمل جذب می‌توان جداسازی‌های بسیاری را که به وسیله تکنیکهای دیگر جداسازی همچون تقطیر، جذب مایع-گاز، استخراج مایع- مایع۴۵ و روشهای جداسازی غشایی بعضاً غیرممکن یا غیر عملی می‌باشند، انجام داد. لازم به ذکر است که به دلیل سادگی و کاربرد فراگیر، تقطیر سهم بزرگی در تکنولوژی سنتی جداسازی دارد. از سال ۱۹۷۰ جذب سطحی از برخی جهات بر فرایند وابسته به انرژی تقطیر برتری یافته است. البته جداسازی از طریق جذب سطحی زمانی اقتصادی‌تر است که ضریب جداسازی۶ یا انتخاب پذیری۷ جاذب خیلی بیشتر از ضریب فراریت نسبی باشد. به بیانی دیگر وقتی فرّاریت نسبی کمتر از حد ۲۵/۱ باشد، به صورت یک قانون نسبی، جذب سطحی نسبت به تقطیر برای جداسازی برتری می‌یابد. لذا پیدایش جذب سطحی موجب افزایش کاربردهای فرایندی و زیست محیطی تکنیکهای جداسازی گردیده است. ضمن‌اینکه بسیاری از‌این کاربردها فقط از طریق توسعه تکنولوژی جذب امکان یافته‌‌اند. فرایند جذب سطحی اغلب در یک بستر ثابت از جاذب صورت می‌گیرد که عملیات احیاء به صورت دوره‌ای روی آن انجام می‌شود. یک سیستم متعارف شامل دو بستر موازی است که در آن یکی در حالت جذب‌کردن بوده ‌و دیگری در احیاء می‌باشد. در واحدهای بزرگ صنعتی، استفاده از سه بستر متداول است. به‌این صورت که همواره دو بستر در حال جذب و یک بستر در حال احیاء می‌باشد.
۱-۱۶ کاربرد‌های فرآیند جذب سطحی در صنعت تصفیه آب
کربن اکتیو(فعال شده)، جاذب‌های کربن داری است که‌استفاده از آن به ۱۶۰۰سال قبل از میلاد بر می‌گردد. زمانی که کربن فعال برای اهداف دارویی در مصر استفاده می‌شده‌است. در ژاپن، در عمق ۱۲۰ متری زیر آبِ یک چشمه ای یافت شده است که با استفاده از فیلتر خاکستر ذغال تصفیه می‌شده و‌این چشمه مربوط به معبد بوده‌است.
اگرچه در حال حاضر کاربـرد فرآیند جذب در تصفیه آب، کنتـرل مواد آلی مولد طعم و بو می‌باشد، اما‌این فرآیند در حذف مواد شیمیایی آلی مصنوعی۴۶ مواد آلی مولد رنگ، فرآورده‌های جانبی گندزدا و مواد آلی طبیعی۲ و همچنین‌ترکیبات خطرناک برای سلامتی انسان از قبیل رنگ و فلزات سنگین، تأثیر بسیاری دارد [۲۷]. همانگونه که هر محصول تولیدی دارای استاندارد تعریف شده ای بوده ‌و بایستی از آن تبعیت کند، آب آشامیدنی نیز دارای استانداردهایی از نظر فیزیکی و شیمیایی و ظاهر می‌باشد که در جدول ۱-۴. به آن‌ها برای رسیدن به آب مناسب اشاره می‌شود.
جدول ۱- ۴. مشخصات فیزیکی و شیمیایی آب آشامیدنی که سازمان استاندارد تعیین کرده است[۲۸]
مشخصات فیزیکی آب آشامیدنی
نوع ویژگی
مقدار مطلوب
مقدار مجاز
رنگ
۵ واحد
۱۵ واحد
بو
۲ واحد
۳ واحد
کدورت
۵ واحد
۲۵ واحد
pH
۵/۸ – ۷
۲/۹ – ۵/۶
مشخصات شیمیایی آب آشامیدنی
ترکیب
حداکثر مقدار مطلوب
mg/lit
حداکثر مقدار مجاز
mg/lit
سختی کل
۱۵۰
۵۰۰
آمونیاک
۰۰۲/۰
۰۵/۰
کلسیم
۷۵
۲۰۰
منیزیم
۵۰
۱۵۰
آهن
۳/۰
۱
مس
۵/۰
۵/۱
سولفات
۲۰۰
۴۰۰
کلرور
۲۰۰
۶۰۰
۱-۱۷ اهداف تحقیق
آلودگی آب‌ها روز به روز بیشتر و بیشتر می‌شود. دانشمندان با بررسی آب‌های زیر زمینی و آب‌های لوله کشی شهر

No Comments

Leave a Reply