<h1>Archives</h1>
    No category

    تحقیق درباره جریان نقدی، جریان نقدی آزاد، پایداری سود، فرصت های رشد

    دسامبر 1, 2018

    دانشکده علوم اقتصادی و اداری
    پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته مدیریت بازرگانی گرا
    ۲-۲-۱-۲- قابلیت پیش بینی سود ۱۵
    ۲-۲-۱-۳- به موقع بودن سود ۱۵
    ۲-۲-۱-۴- مربوط بودن سود به ارزش سهام ۱۶
    ۲-۲-۱-۴- محافظه کارانه بودن سود ۱۶
    ۲-۳- فرصت های رشد ۱۶
    ۲-۳-۱- فرصت های رشد و ساختار سرمایه ۱۷
    ۲-۳-۲- فرصت های رشد و سود تقسیمی ۱۸
    ۲-۳-۳- فرصت های رشد و ساختار مالکیت ۱۸
    ۲-۴- جریان نقدی آزاد ۱۹
    ۲-۵- تحلیل رگرسیون ۲۱
    ۲-۶- سوابق پژوهش ۲۲
    ۲-۶-۱- پژوهشهای خارج از کشور ۲۲
    ۲-۶-۲- پژوهشهای داخل کشور ۲۵
    ۲-۷- جمع بندی سوابق پژوهش ۲۸
    فـصل سوم ۳۰
    ۳-۱- مقدمه ۳۱
    ۳-۲- روش تحقیق ۳۱
    ۳-۲-۱- جامعه آماری پژوهش ۳۱
    ۳-۲-۲- نمونه آماری پژوهش ۳۲
    ۳-۳- ابزار جمع آوری داده ها ۳۲
    ۳-۴- روش تجزیه و تحلیل داده‌ها و اطلاعات ۳۳
    ۳-۴-۱- مدل پانل دیتا ۳۴
    ۳-۴-۱-۱- مزیت داده‌های تلفیقی نسبت به سری‌های زمانی و مقطعی ۳۴
    ۳-۴-۱-۲- تعیین روش تخمین در روش پانل دیتا ۳۵
    ۳-۴-۱-۳-آزمون معنی دار بودن اثرات فردی F لیمر ۳۶
    ۳-۴-۱-۴- انتخاب روش برای تخمین مدل ۳۷
    ۳-۴-۱-۴-۱- روش اثرات ثابت ۳۸
    ۳-۴-۱-۴-۲- روش اثرات تصادفی ۳۸
    ۳-۴-۲- فروض کلاسیک آماری ۳۸
    ۳-۴-۳- تجزیه و تحلیل رگرسیون و همبستگی ۴۱
    فـصل چهارم ۴۲
    ۴-۱- مقدمه ۴۳
    ۴-۲- تحلیل آماری داده های جمع آوری شده ۴۳
    ۴-۲-۱- تحلیل آماری آزمون فرضیه فرصت های رشد ۴۳
    ۴-۲-۲- تحلیل آماری آزمون فرضیه پایداری سود ۴۵
    فـصل پنجم ۴۸
    ۵- ۱- مقدمه ۴۹
    ۵-۲- مروری مختصر بر هدف، مسئله و چگونگی کار ۴۹
    ۵-۳- نتایج و یافته ها ۵۰
    ۵-۴- بحث، مقایسه و نتیجه گیری ۵۰
    ۵-۵- پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده ۵۲
    منابع ۵۳
    منابع و ماخذ فارسی ۵۴
    منابع و ماخذ انگلیسی ۵۶
    ضمیمه ۵۹
    چکیده انگلیسی ۶۴
    فهرست شکل ها
    شکل شماره ۱-۱- مدل مفهومی تحقیق ۶
    فهرست جداول
    جدول شماره ۲-۱- چارچوب و معیار ارزیابی کیفیت سود ۱۰
    جدول ۲-۲- خلاصه تحقیقات خارجی ۲۴
    جدول ۲-۳- خلاصه تحقیقات داخلی ۲۷
    جدول ۲-۴- جمع بندی سوابق پژوهشی ۲۸
    جدول ۴-۱- نتایج و یافته های تحقیق ۴۴
    جدول ۴-۲- نتایج و یافته های تحقیق ۴۶
    فهرست نمودارها
    نمودار شماره ۱-۱- مسئله تحقیق ۵
    فـصل اول
    کلیات پژوهش
    ۱-۱- مقدمه
    رشد و توسعه شرکتهای سهامی در گذر زمان به پیدایش و فزونی قشری از صاحبان سرمایه انجامید که در اداره شرکتها مشارکت مستقیم نداشته و از طریق انتخاب هیئت مدیره، امور شرکت را هدایت و بر آن نظارت میکردند. این تحول جدید، گروه تازه ای از مدیران حرفه ای را پدید آورد که در سرمایه مؤسساتی که اداره می کردند، سهمی ناچیز داشته و یا سهمی نداشتند و بدین ترتیب مدیریت مؤسسات از مالکیت سرمایه آن ها تفکیک شد (شباهنگ و همکاران، ۱۳۷۷). جدایی مدیریت از مالکیت، موجب ایجاد تضاد منافع بین مدیران و سهامداران و پیدایش مسئله تئوری نمایندگی شد. تئوری نمایندگی که مالکیت و کنترل را در شرکتها از یکدیگر جدا میکند، باعث ایجاد تضاد منافع بین سهامداران و مدیران شرکتها میشود. یکی از منزه ترین اشکال تحلیل بنیادی اوراق بهادار، ارزشیابی جریان های نقدی واحد تجاری می باشد. چراکه این شیوه بین ارزش یک شرکت و بازدهی اقتصادی ناشی از دارایی های آن مستقیماً ارتباط برقرار می کند(درجه، ۱۳۹۰). جریان نقد آزاد معیاری برای اندازه گـیری عمـلکرد شـرکت میباشد و وجه نقدی را نشان می دهد که شرکت پس از انجام مخارج لازم برای نگهداری یا توسعهی داراییها، در اختیار دارد. جریان نقدی آزاد از این حیث دارای اهمیت است که به شرکت اجازه می دهد تا فرصت هایی را جستجو کند و ارزش سهامدار را افزایش دهد. بدون در اختیار داشتن وجه نقد، توسعهی محصولات جدید، انجام تحصیلهای تجاری، پرداخت سودهای نقدی به سهامداران و کاهش بدهیها امکانپذیر نمی باشد. از طرف دیگر، وجه نقد باید در سطحی نگهداری شود که بین هزینه ی نگهداری وجه نقد و هزینهی وجه نقد ناکافی تعادل برقرار شود.
    در این فصل از تحقیق به بیان مساله مورد بررسی، بیان ضرورت انجام تحقیق، مدل مفهومی تحقیق، اهداف تحقیق،‌ سوالات تحقیق، قلمرو تحقیق(قلمرو مکانی، زمانی و موضوعی) پرداخته شده است.
    ۱-۲- بیان مساله
    به استناد نظریه جنسن۱(۱۹۸۶)، از شرکتی که فرصتهای‏ سرمایه‏گذاری پائینی برخوردار است، انتظار می‏رود که جریان‏های نقد آزاد بالایی داشته باشد. زیرا هر چه فرصتهای‏ سرمایه‏گذاری(بالفعل و بالقوه)افزایش پیدا کند، اکثر وجوه مازاد در جهت افزایش ثروت سهامداران از طریق‏ سرمایه‏گذاری در فرصتهای موجود مورد استفاده قرار می‏گیرد و افزایش در میزان سرمایه‏گذاری از محل وجوه مازاد منجر به‏ کاهش این وجوه خواهد شد. بنابراین طبق نظر جنسن و تئوری نمایندگی، تضاد منافع بین مدیران و سهامداران هنگامی تشدید میشود که شرکت، جریانهای نقدی آزاد با اهمیتی(مثبتی) ایجاد کند و با فرصتهای رشد کمی نیز مواجه باشد. در صورت نبود اقدامات کنترلی توسط سهامداران، مدیران شرکتهایی که دارای جریان نقدی آزاد۲ مثبت و فرصتهای رشد کم هستند، ابتدا در پروژههایی با ارزش فعلی خالص۳ مثبت سرمایه گذاری میکنند و به علت کم بودن فرصتهای رشد، در پروژههایی با ارزش فعلی خالص منفی نیز سرمایه گذاری میکنند که موجب از بین رفتن ارزش سرمایهگذاری و در پی آن کاهش قیمت سهام میشود. بنابراین مدیران برای آنکه توسط سهامداران حذف نشوند سعی میکنند با گزارش افزایش سود (جنسن، ۱۹۸۶) و یا با نفوذ و دستکاریهای حسابداری، هزینه های غیر بهینه (گوول و تسی۴، ۱۹۹۸) را بپوشانند. به همین علت مدیران تمایل زیادی به استفاده از افزایش درآمد اقلام تعهدی اختیاری بمنظور گزارش افزایش سود دارند(چانگ، فرس و کیم۵، ۲۰۰۵). بنابراین، قابل اتکا بودن و مفید بودن اقلام تعهدی مورد تردید است، چرا که مدیران قادرند آنها را مطابق میل خود تعدیل نمایند(حامدی، ۱۳۸۸).
    جریان نقدی آزاد می تواند در ارزیابی سلامت مالی یک شرکت مفید باشد، چرا که تمام مفروضات حسابداری موجود در ساختار درآمد را کنار می گذارد. سود یک شرکت ممکن است رقم بالا و در حال رشد باشد، اما تا زمانی که وجوه نقد آزاد مورد توجه قرار نگرفته است نمیتوان به این نکته پی برد که آیا این سود، برابر نقدینگی حاصل شده برای یک شرکت در یک سال معین می باشد یا خیر؟ صاحبان سرمایه در نهایت علاقه مند به وجوه نقدی آزاد می باشند، چیزی که سود، آن را نشان نمیدهد(مهام، فجرزاده و حسینی، ۱۳۸۵). به عقیده پنمان و یهودا (۲۰۰۹) جریان نقدی آزاد میتواند دارای محتوای اطلاعاتی باشد. بنابراین طبق تئوری نمایندگی به احتمال زیاد مدیران تمایل دارند پول اضافی را با توجه به منافع خود هزینه نمایند و منافع سهامداران را در اولویت بعدی قرار دهند. وقتی سود ناپایدار باشد سرمایه گذاران به منابع اطلاعاتی حسابداری و جریان نقدی آزاد برای تصمیم گیری نیاز خواهند داشت.
    تئوری ارزشگذاری حقوق صاحبان سهام بیان میکند که جریان نقدی آزاد نمیتواند با بازده سهام ارتباط داشته باشد(دستگیر و شریفی، ۱۳۹۰) زیرا فاقد ارزش افزوده است(حبیب۶، ۲۰۱۲؛ ژانگ۷، ۲۰۰۰)، جریان نقدی آزاد فقط در شرایطی خاص میتواند با بازده سهام ارتباط داشته باشد. بر اساس مدل ارزشگذاری حقوق صاحبان سهام(فرانسیس و دیگران۸، ۲۰۰۴) سرمایهگذاران علاقه بیشتری به شرکتهایی با پایداری سود دارند. بنابراین در صورت وجود ناپایداری سود، سرمایه گذاران توجهشان را به عواملی چون جریان نقدی آزاد جهت ارزشگذاری جلب میکنند.
    پژوهش حاضر بر مبنای حسابداری تعهدی شکل گرفته است و عدم ارتباط بین جریان نقدی آزاد و بازده سهام ممکن است مشروط به فرصت های رشد و کیفیت سود باشد. بنابراین این پژوهش به بررسی ارتباط فرصت های رشد و پایداری سود در ارزشگذاری جریان نقدی آزاد میپردازد. مسئله مذکور در نمودار شماره یک نشان داده شده است.
    نمودار شماره ۱-۱- مسئله تحقیق
    ۱-۳- مدل مفهومی تحقیق
    هدف پژوهش حاضر بررسی رابطه بین جریان نقدی آزاد در شرایط پایداری سود و فرصت های رشد، با بازده سهام میباشد. بر این اساس مدل مفهومی تحقیق بصورت شکل زیر میباشد.
    شکل شماره ۱-۱– مدل مفهومی تحقیق
    ۱-۴- اهداف پژوهش
    ۱) هدف از این تحقیق بررسی رابطه بین جریان نقدی آزاد در شرایط پایداری سود، با بازده سهام میباشد.
    ۲) هدف از این تحقیق بررسی رابطه بین جریان نقدی آزاد در شرایط وجود فرصت های رشد، با بازده سهام میباشد.
    ۱-۵- سؤال‏های پژوهش
    پژوهش حاضر در پی یافتن پاسخهایی برای پرسشهای ذیل می باشد:
    ۱) آیا جریان نقدی آزاد در شرایط ناپایداری سود، با بازده سهام رابطه دارد؟
    ۲) آیا جریان نقدی آزاد در شرایط وجود فرصت های رشد جذاب، با بازده سهام رابطه دارد؟
    ۱-۶- فرضیه های پژوهش
    با توجه به هدف پژوهش و سوالات فراروی پژوهشگر فرضیه های زیر مورد بررسی قرار می گیرد:
    ۱) جریان نقدی آزاد در شرایط ناپایداری سود، با بازده سهام رابطه دارد.
    ۲) جریان نقدی آزاد در شرایط وجود فرصت های رشد جذاب، با بازده سهام رابطه دارد.
    ۱-۷- حدود پژوهش
    دامنه و قلمرو پژوهش حاضر در سه زمینه قلمرو موضوعی، قلمرو مکانی و قلمرو زمانی به شرح زیر میباشد:
    ۱-۷-۱- قلمرو موضوعی
    قلمرو موضوعی این تحقیق شامل ادبیان مربوط به ارتباط بین جریان نقدی آزاد و بازده سهام با وجود فرصت های رشد و پایداری سود میباشد.
    ۱-۷-۲- قلمرو مکانی
    به لحاظ مکانی قلمرو این تحقیق دربرگیرنده بورس اوراق بهادار تهران میباشد.
    ۱-۷-۳- قلمرو زمانی
    دامنه زمانی اجرای پژوهش، سری زمانی ۱۳۸۱ تا ۱۳۹۱ برای بازار بورس اوراق بهادار تهران در نظر گرفته شده است.
    ۱-۸- تعریف واژه ها و اصطلاحات
    پایداری سود: مقصود از پایداری سود، سودی که ناشی از فعالیتهای غیر عادی و غیر مترقبه نباشد از پایداری بیشتری برخوردار است. به عبارت دیگر قابلیت دوام و تکرارپذیری سود به عنوان پایداری سود تعریف میشود. در تعریف عملیاتی، پایداری سود بر اساس مدل اتورگرسیون محاسبه می گردد.
    فرصت های رشد: مقصود از فرصتهای رشد نسبت ارزش بازار به ارزش دفتری حقوق صاحبان سهام میباشد که منظور از ارزش بازار سهام حاصل ضرب قیمت سهام در تعداد سهام می باشد.
    جریان نقدی آزاد: جریان نقد آزاد معیاری برای اندازه گیری عملکرد شرکت میباشد و وجه نقدی را نشان می دهد که شرکت پس از انجام مخارج لازم برای نگهداری یا توسعه ی دارایی ها، در اختیار دارد، که با اضافه کردن خالص سرمایه در گردش عملیاتی به خالص دارایی های ثابت پس از کسر مالیات می توان به کل سرمایه عملیاتی دست یافت. اگر کل سرمایه عملیاتی در دوره مورد نظر از کل سرمایه

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع سنتیک، نانوژل، بنگهام، دومرحله

    دسامبر 1, 2018

    دقیقه بود(mg/(g.min) 1428.25) به عبارت دیگر نانوژل شدن جاذب باعث افزایش ۷برابری نرخ جذب در لحظات اولیه‌ی فرآیند جذب می‌شود که‌این پدیده تأثیر زیادی در انتخاب‌این شکل از جاذب، از نظر ابعاد و شکل خواهد داشت. به دلیل‌اینکه نفوذ درون ذره حذف شده است،‌این حالت از توصیف سنتیک واکنش، برای نانوژل خوب نتیجه داد.
    شکل ۴- ۲۶. برازش داده‌ها برای مدل سنتیک مدل شبه درجه دوم.
    ۴-۵-۳ مدل نفوذ درون ذره‌ای
    این مدل که شرح آن در فصل گذشته به همراه روابط آورده شده است، یکی از مدل‌های نزدیک به واقعیت می‌باشد. در‌این مدل که توسط وبر و موریس در سال ۱۹۶۳ میلادی ارائه شده، برای توصیف جذب از دومرحله استفاده شده است که مرحله‌ی اول سریع‌تر اتفاق می‌افتد،‌این امر در شکل ۴-۲۶. به‌خوبی نشان داده شده است، همان طور که از شکل استنباط می‌شود، برای لحظات اولیه‌ی جذب، سرعت بالایی از فرایند وجود دارد، و پس از آن سرعت در مرحله‌ی دوم کاهش می‌یابد، و بدین صورت جذب در دومرحله اتفاق می‌افتد. قسمتی که شیب تندی دارد مربوط به جذب سایت‌های فعالی از خاکشیر است که در سطح آن واقع شده‌اند و قسمتی که شیب کندی دارد مربوط به سایت‌های درونی جاذب می‌باشند که هنوز ماده‌ی آلاینده به آنجا نرسیده است. در مورد نانوژل قسمت اول بسیار تند اتفاق افتاده و سپس فرآیند جذب، همان گونه که نمودار نشان می‌دهد، شیب تقریبا افقی را طی کرد، به عبارت دیگر تقریباً مقاومتی بعد از رسیدن آلاینده به سطح جاذب وجود نداشته است.
    شکل ۴- ۲۷. برازش مدل درون ذره ای به عنوان سنتیک جذب دو شکل از جاذب
    ۴-۵-۴ مدل بنگهام
    این مدل که شرح آن در فصل سوم به همراه روابط آورده شده است، یکی از مدل‌های کاربردی در فرآیند جذب می‌باشد که به صورت معادله ۴-۲۱. می‌باشد:
    (۴- ۱۶
    که در آن V حجم محلول است که برحسب میلی لیتر می‌باشد و ?(که کوچکتر از ۱ می‌باشد) و k0 ثابت می‌باشند. همان طور که از شکل ۴-۲۷. مشاهده می‌شود، دو بار لگاریتم‌گیری از داخل پرانتز‌، و رسم خط مربوطه، داده‌ها را برازش نکرد، می‌توان نتیجه گرفت که نفوذ جذب‌شونده به داخل حفرات، به‌تنهایی مرحله‌ی کنترل کننده نمی‌باشد. شاید نفوذ از حفرات و نفوذ از فیلم برای‌این چنین فرآیندهایی غیر قابل چشم پوشی بوده‌اند که‌این چنین نتیجه ای حاصل شده است.
    شکل ۴- ۲۸. برازش داده‌های آزمایش برای مدل سنتیک بنگهام

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع پیوند دوگانه، شهرک صنعتی، دسته بندی، دینامیکی

    دسامبر 1, 2018

    بهینه‌سازی جاذب در ابعاد ذرات غیر نانو، تنها مراحل مقدار جاذب و زمان تماس لازم شد که بهینه شوند. آزمایش‌ها نیز‌این پدیده را نشان دادند. مسئله‌ی اساسی در به کار بردن نانوژل به عنوان جاذب در جداسازی آن می‌باشد، با توجه به‌این که مواد نانو ساختار اساساً تشکیل سوسپانسیون نداده و ذرات جامد نانوساختار به شکل ژل در داخل مایع، به صورت لخته تشکیل کلونی می‌دهند، لذا‌این امر به عنوان یک خاصیت مهم و مفید در به کار بردن شکل نانوژل از جاذب مورد توجه قرار گرفت، علاوه بر آن با توجه به‌این که نانو فیبر‌های سلولزی زمانی که از روزنه ای جریان پیدا می‌کنند، به دلیل انباشت نانوفیبر‌ها روی هم، یک شبکه‌ی منسجمی‌تشکیل می‌دهند که نقش فیلتر را بعد از فرآیند جذب‌ایفا می‌کنند، به همین دلیل می‌توان خود فیلترینگ۷۹ را بر روی‌این دسته از مواد گذاشت.‌این شبکه‌ی بسیار منسجم همانند رشته‌های مو در کنار هم عمل می‌کنند، و به رشته‌های دیگر اجازه‌ی عبور نمی‌دهند، بنابراین بعد از فرآیند جذب با استفاده از نانوژل، زمانی که جداسازی جاذب از محیط آبی می‌خواهد صورت گیرد، خود فیلترینگ صورت می‌گیرد.
    ۴-۳ شکل‌‌شناسی۸۰ (شکل‌شناسی یا ریخت‌شناسی جاذب)
    برای بررسی شکل و اندازه و همچنین یکنواختی سطح و ظاهر جاذب و ذرات جاذب (هم شکل اول و هم شکل دوم) از میکروسکوپ الکترونی استفاده گردید، منتها برای نانوژل به دلیل جامد نبودن، از میکروسکوپ الکترونی عبوری۸۱ استفاده گردید. شکل‌های ۴-۱ تا ۴-۳و ۴-۶ تا ۴-۹. نشان دهنده‌ی شکل دوم جاذب است که با بزرگ نمایی‌های مختلف گرفته شده اند. چنانچه از شکل‌ها پیداست تخلخل بالایی در جاذب وجود دارد اندازه حفرات به چندین ۸۰۰-۹۰۰ نانومتر می‌رسد،‌این امر یکی از پارامترهای مهم مثبت جاذب می‌باشد. علاوه بر‌اینکه ساقه‌ی گیاه دارای حفرات بسیار می‌باشد، خود دیواره‌ی حفرات نیز بسیار متخلخل می‌باشند که‌این امر در شکل ۴-۳. به‌خوبی نشان داده شده است.
    شکل ۴- ۱۲. تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه‌ی جاذب به کار رفته با بزرگنمایی ۱۰۰۰برابر
    شکل ۴- ۱۳. تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه‌ی جاذب به کار رفته با بزرگنمایی ۱۰هزار برابر
    شکل ۴- ۱۴. تصویر میکروسکوپ الکترونی مربوط به جاذب، با بزرگ نمایی۱.۵k
    شکل ۴- ۱۵ . تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) مربوط به نانو ساختار جاذب نانوژل با بزرگ نماییK30
    از آن جایی که ساختار گیاهان به صورت ساقه ای است و باید استحکام لازم را داشته باشند، لذا در آفرینش گیاهان برای محکمی‌و استحکام، ماده ای به نام لیگنین قرار داده شده، نقش لیگنین که در شکل ۴-۱۶. مشاهده می‌شود، چهارچوب بودن برای بدنه‌ی اصلی می‌باشد.‌این کار مانع از خمش و نرم شدن گیاه در زمان رشد و نمو و بعد از آن می‌شود و باعث می‌شود که گیاه همواره برافراشته بماند. لیگنین به عنوان سخت ترین عنصر گیاه مانع از رسیدن رنگ به مکان‌های جذب می‌شود. در کار حاضر بعد از تبدیل جاذب به شکل نانوژل یکی از موانعی که از عبور آلودگی رنگی جلوگیری می‌کرد، برداشته شد.
    شکل ۴- ۱۶. مدل لیگنین و سلول گیاهی که دسترسی به سلولز سخت می‌باشد[۸۴].
    برای نانو ساختار‌کردن جاذب، مقداری از آن به شکل نانوژل تبدیل شد، در‌این حالت ذرات کاملا یکنواخت و اندازه ذرات بسیار کوچکتر شده و حفرات از بین رفتند، شکل ۴-۱۱. یکنواختی را در رسیدن به جاذب نانوژل نشان می‌دهد. به‌خوبی از روی شکل ۴-۱۶. می‌توان دریافت که فیبر‌ها و الیاف سلولزی در خاکشیر به صورت تنیده به هم و بافته می‌باشند که همان لیگنین بوده و‌این تنیدگی رسیدن جذب‌شونده را به حفره‌های داخلی سخت می‌کند. شکل ۴-۱۵ و ۴-۱۶ الیاف سلولزی را که به صورت منظم و همچون پارچه بافته شده در کنار هم قرار گرفته‌اند با بزرگ نمایی ۶هزار برابر را نشان می‌دهد. بعد از اسید دار کردن جاذب، همانطور که در شکل ۴-۱۸. و ۴-۱۹ مشاهده می‌شود، مقداری از لیگنین جاذب از بین رفت و‌این عامل نیز در جذب بهتر تأثیر گذار شد. با نانو ساختار‌کردن جاذب، دسترسی آسان جاذب و جذب‌شونده به هم میسر شد.
    شکل ۴- ۱۷. الیاف سلولزی که به صورت منظم در کنار هم قرار گرفته‌اند با بزرگ نمایی۲.۵K
    شکل ۴- ۱۸. الیاف سلولزی که به صورت منظم و همچون پارچه بافته شده در کنار هم قرار گرفته‌اند با بزرگ نمایی۶K
    شکل ۴- ۱۹. تصویر میکروسکوپ الکترونی جاذب نوع اول، بعد از ازاینکه توسط ماده افزودنی اسید کلریدریک ۱مولار و زمان ماند ۱ ساعت به همراه همزن مغناطیسی با دور rpm 360 خوابانده شد، با بزرگ نمایی ۳۵۰ برابر
    شکل ۴- ۲۰. تصویر میکروسکوپ الکترونی جاذب نوع اول، بعد از ازاینکه توسط ماده افزودنی اسید کلریدریک ۱مولار و زمان ماند ۱ ساعت به همراه همزن مغناطیسی با دور rpm 360 خوابانده شد، با بزرگ نمایی K 1.5
    ۴-۴ آزمایش FTIR برای بررسی گونه‌های موجود در ساختمان شیمیایی جاذب
    ساختمان جاذب تهیه شده از طریق طیف FTIR بررسی شد. طیف سنج FTIR اطلاعات مهمی‌درباره گونه‌ها و بنیان‌های موجود در ساختار پلیمر زیستی و انواع کامپوزیت‌ها ارائه میدهد. نتایج طیف‌ سنجی‌ها در شکل‌های ۴-۱۰. تا ۴-۱۲. نشان داده شده اند، تمامی‌طیف‌ها در محدوده cm-1 4000-500 بررسی شدند. از روی اطلس FTIR مواد می‌توان تمامی‌پیک‌ها را شناسایی کرده و دسته بندی کرد.
    ۳نمونه از جاذب مورد تست FTIR قرار گرفت که که عبارت بودند از:
    * نمونه ۱: خاکشیر بدون ارتقا یافته با اسید
    * نمونه ۲: خاکشیر ارتقا یافته با اسید
    * نمونه ۳: جاذب بعد از جذب رنگ بریلیانت‌گرین
    همانطور که در شکل‌های ۴-۳. تا ۴-۱۰ دیده میشود با اسیدی‌کردن جاذب، بار منفی بر روی جاذب‌ایجاد شد و‌این امر موجب شد که رنگ کاتیونی به‌خوبی بر روی جاذب جذب شود و به‌این طریق سرعت جذب افزایش یابد. برای جاذب بدون ارتقاء‌، همانطور که در شکل ۴-۱۰. نشان داده شده‌، پیک‌هایی‌ایجاد شد که در‌این جا،‌این پیک‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند.
    پیک مربوط به cm-1716 نشان دهنده‌ی گروه C-H82 میباشد که به حلقه بنزن متصل است. پیک‌های cm-11063.3 مربوط به لرزش پیوند دوگانه کربن-کربن موجود در حلقه‌ی آروماتیک است C=C83 که به طور دقیق‌تر مربوط به ۲-متوکسی ۲-فنیل اتانول می‌باشد۸۴،cm-1 1256 مربوط به پیوند C-H داخلی۸۵ ویا ترکیبات سیلیس است و cm-1 1649.6 مربوط به گروه آب جذب شده است، cm-1 1749.9 مربوط به پیوند کربن اکسیژن در گروه کربونیل می‌باشد C=O86 [85]، البته باید توجه داشت که در محدوده ۳۳۰۰ تا ۳۴۰۰ نیز‌این گروه پیک تولید می‌کند ولی به حدی ضعیف است که قابل تشخیص نیست، cm-1 2937.8 مربوط به گروه ۴کربنی۸۷ می‌باشد که با‌هالوژن‌های کلر یا برم پیوند برقرار کرده اند۸۸، ۱ cm-3431.5 مربوط به پیوند O-H آب جذب شده بر روی جاذب است۸۹‌، cm-1 3863.5 مربوط به پیوند C-H خارجی۹۰، میباشد.
    شکل ۴- ۲۱. طیف FTIRشکل دوم جاذب بدون ارتقاء با اسید
    cm-1 616 مربوط به وجود هیدروکسید منیزیم و آلومینیم می‌باشد که احتمالاً به دلیل وجود کارخانه‌های گچ سمنان، به صورت ذرات ریز در نمونه حضور پیدا کرده است، (یک علت دیگر شاید به وجود هیدروکسید منیزیم و آلومینیم در اسید کلریدریک تهیه شده از شرکت کلران باشد که در شهرک صنعتی سمنان واقع است.) cm-1 1071 مربوط به پیوند C-O در ساختار پلی ساکارید می‌باشد۹۱، cm-11510 مربوط به پیوند C-C در حلقه‌ی آروماتیک است۹۲، cm-11649 مربوط به گروه آب جذب شده است، cm-11749 مربوط به پیوند کربن اکسیژن در گروه کربونیل می‌باشد، cm-1 2151 مربوط به پیوند کربونیل که بر روی هیدروکسیل جذب شده است[۸۶]، cm-12907 مربوط به پیوند C-H گروه دی متیل سلسیل است۹۳، cm-1 3408.4 مربوط به پیوند کلر در CHCl3 می‌باشد که در اثر خواباندن جاذب در اسید کلریدریک بوجود آمده است۹۴[۸۷]، cm-13770 مربوط به پیوند هیدروکسیل در ساختار AlOH و یا پیوند اکسیژن-هیدروژن مربوط به رطوبت می‌باشد.
    شکل ۴- ۲۲. طیف FTIR جاذب بعد از خواباندن در اسید کلریدریک ۱مولار
    cm-1 685.4 مربوط به پیوند C-H خارجی۹۵، cm-1 1071 مربوط به پیوند C-O در ساختار پلی ساکارید می‌باشد ۹۶، cm-1395 مربوط به پیوند O-H97، cm-11649 مربوط به مربوط به گروه آب جذب شده است ۹۸، cm-11734 مربوط به پیوند کربن اکسیژن در گروه کربونیل می‌باشد [۸۸]، cm-12367 مربوط به پیوند C?N99‌، cm-12930 مربوط به پیوند C-H خارجی، cm-1 3439 مربوط به پیوند O-H خارجی، cm-13770 مربوط هیدروکسیل در ساختار AlOH و یا پیوند اکسیژن-هیدروژن مربوط به رطوبت می‌باشند.
    شکل ۴- ۲۳. طیف FTIR جاذب ارتقاء داده شده بعد از جذب رنگ
    بعد از حذف، به دلیل قدرت جذب بالای جاذب، زمانی که به محلول پالاییده شده نگاه می‌شد، رنگ جذب شده به راحتی بر روی جاذب دیده می‌شد، شکل ۴-۲۴ نشان دهنده‌ی آلودگی رنگی جذب شده بر روی جاذب است.
    شکل ۴- ۲۴. تصویر جاذب بعد از جذب آلودگی رنگی از محیط آبی
    ۴-۵ تخمین پارامتر‌های ترمودینامیکی
    ۴-۵-۱ مدل سنتیک شبه درجه اول
    مدل سنتیک شبه درجه‌ی اول برای فرآیند جذب سطحی بررسی شد. شکل ۴-۲۵. از روی داده‌های جذب رنگ توسط دو شکل از جاذب بدست آمد، برای رسم شکل ۴-۲۵. مقادیر زمانی (t) برحسب log(qe-qt) انتخاب و رسم گردیدند و از روی شیب نموداری که برای داده‌ها برازش شد و با استفاده از معادله‌ی ۳-۴. مقادیر مربوط به qe بدست آمد که در مقایسه با مقادیر بدست آمده از آزمایشات تفاوت فاحشی وجود داشت. بنابراین با توجه به‌این اختلاف،‌این مدل از سنتیک، سرعت جذب رنگ بریلیانت‌گرین را خوب توصیف نکرد‌، به همین دلیل‌این مدل انتخاب نمی‌شود.
    شکل ۴- ۲۵. برازش داده‌ها برای مدل سنتیکی شبه درجه اول.
    ۴-۵-۲ مدل سنتیک شبه درجه دوم
    مدل سنتیک شبه درجه دو نیز برای داده‌های آزمایش بررسی گردید. شکل ۴-۲۶. برای داده‌های جذب رنگ توسط دو شکل از جاذب بدست آمد و برای رسم شکل ۴-۲۶. مقادیر زمانی (t) برحسب t/qt رسم گردیدند و از روی شیب نمودار برازش شده و با توجه به معادله‌ی ۳-۴. مقادیر مربوط به qe بدست آمد که در مقایسه با مقادیر بدست آمده از آزمایشات تطابق خوبی نشان داد. بنابراین با توجه به نتایج،‌این مدل از سنتیک، سرعت جذب رنگ بریلیانت‌گرین را خوب توصیف کرد‌، به همین دلیل‌این مدل انتخاب شد. با توجه به‌این مدل، پارامتر h نشان دهنده‌ی نرخ جذب در لحظات اولیه است که برای شکل نانوژل جاذب فوق العاده بالا و در حدود ۱۰هزار میلی‌گرم به ازای هر گرم جاذب در هر دقیقه بود(mg/(g.min)10000)‌این مقدار در مقابل نرخ جذب شکل دوم جاذب که در ابعاد میکرو به کار رفت، در حدود ۱۴۲۸.۲۵ میلی‌گرم به ازای هر گرم جاذب در هر

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع رگرسیون، انطباق پذیری، بهینه سازی، ظرفیت جذب

    دسامبر 1, 2018

    یون رنگ بریلیانت‌گرین، استفاده میشود. شرایط اختلاط بصورت زیر میباشد : دمای اختلاط C?25، زمان تماس ۲۰ برای جاذب ۱ و۴ دقیقه برای نانوژل، pH محلول ۵، دور همزن ۲۴۰ دور بر دقیقه و میزان جاذب ۳/۰ گرم برای جاذب اول و ۳گرم برای جاذب نانوژل در نظر گرفته‌شد. شکل ۴-۴. تاثیر غلظت آلاینده در حذف رنگزای بریلیانت‌گرین با استفاده از خاکشیر را نشان می‌دهد. همان طور که در شکل۴-۴. نشان داده‌شده، غلظت بهینه آلاینده برای نانوژل گیاه خاکشیر ppm25و برای جاذب ساقه‌ی گیاه خاکشیر ppm20 است. از چنین استنباط می‌شود که مقاومت قدرت جذبی برای شکل نانو ساختار نسبت به حالت عادی بسیار بالا می‌باشد به طوری که با افزایش غلظت آلاینده در داخل محلول، شکل نانو ساختار، قدرت حذف خود را به سختی از دست داد. همچنین زمانی که از جاذب نوع دوم استفاده ‌شد برای غلظت‌های بالاتر رنگ بالاتر از ppm20، درصد حذف بسیار تغییر کرد.
    همان‌طورکه در شکل مشاهده می‌شود با افزایش میزان رنگ بریلیانت‌گرین موجود در محلول، میزان جداسازی به مقدار قابل توجهی کاهش یافت. همچنین افزایش رقابت بین مولکولهای جذب‌شونده و برخورد و دافعه میان آنها از دیگر عوامل‌این سیر کاهشی می‌باشد. بنابراین برای ادامه کار غلظت رنگ بریلیانت‌گرین موجود در محلول۲۰ میلی‌گرم بر لیتر برای جاذب اول و ۲۵ میلی‌گرم بر لیتر برای نانوژل در نظر گرفته‌می‌شود.
    شکل ۴- ۴. اثر تغییر میزان غلظت رنگ بریلیانت‌گرین بر روی درصد جداسازی رنگ
    ۴-۱-۵ بررسی دما
    بی شک یکی از پارامترهای مهم در جذب، دمای عملیاتی می‌باشد، در اکثر موارد با افزایش دما، شدت جذب کاهش پیدا کرده و در گاهی موارد متوقف می‌شود. برای شکل اول جاذب‌، نانوژل گیاه خاکشیر، با افزایش دما جذب بهتر شد، ولی برای جاذب دوم، ساقه‌ی گیاه خاکشیر، با افزایش دما تا مقدار ۳۰ درجه‌ی سلسیوس، درصد حذف بالاتر رفت ولی بعد از آن دفع صورت گرفت، پس دمای بهینه برای جذب رنگ در شکل دوم، دمای نزدیک ۳۰ درجه سلسیوس و برای نانوژل ۴۰ در نظر گرفته شد، احتمال می‌رود که نانوژل در دمای بالا با رنگ وارد واکنش شیمیایی شده است که شکل ۴-۵. نشان‌دهنده‌ی تأثیر دما بر جذب می باشد و‌اینکه دمای محیط جذب بر روی درصد حذف تأثیر می گذارد.
    شکل ۴- ۵. بررسی تأثیر دما بر روی میزان حذف
    ۴-۱-۶ دور همزن
    تأثیر دور همزن نیز در حذف بررسی شد، شکل ۴-۶. نشان دهنده‌ی افزایش دور همزن و بدست آوردن دور بهینه می‌باشد، نکته‌ی جالب‌این بود که دور همزن در مقدار حذف رنگ با استفاده از شکل نانوساختار جاذب تأثیر بسیار کمی‌داشت،‌این امر کاملا در نمودار قابل مشاده است، علت را می‌توان‌این گونه بیان کرد که همزدن مخلوط باعث کاهش مقاومت نفوذ به سطح بالک، مقاومت نفوذ از بالک و تاحدودی مقاومت نفوذ به حفرات و خلل و فرج جاذب می‌شود، ولی چون در حالت نانوژل تنها مقاومت نفوذ از بالک و مقاومت فیلم جرم وجود دارد و مقاومت نفوذ به حفرات از بین رفته است، بنابراین تأثیر تغییر دور همزن به طور واضح مشاهده نشد. علاوه بر آن می‌توان دریافت که بیشتر مقاومتی که مانع از جذب سریع رنگ می‌شود، مقاومت حفرات موجود در جاذب است و مقاومت نفوذ در بالک می‌تواند راحت از بین برود.
    شکل ۴- ۶. تأثیر دور همزن بر حذف رنگ
    ۴-۱-۷ اسیدی‌کردن جاذب
    از آنجایی که شکل دوم جاذب با استفاده از شرایط بهینه ای که تا‌این مرحله بدست آمده بودند و بدون ارتقا با اسید یا خاکستر شدن، مقدار حذف بالایی‌ایجاد می‌کرد، از روش‌هایی همچون خاکستر‌کردن جاذب و سایر روش‌های هزینه بر برای ارتقاء جاذب استفاده نگردید و تنها به اسیدی‌کردن جاذب اکتفاء شد. به‌این صورت که شکل دوم جاذب با شرایط بهینه شده، در محلول اسیدی (اسید کلریدریک ۱مولار) قرار داده شد و با استفاده از همزن به مدت ۱ ساعت در‌این محلول همزده شد. بعد با استفاده از صافی، جاذب‌های اسیدی شده جدا گردیده و با استفاده از آبDM شسته شد.‌این جاذب هم برای حذف به کار رفت که نتایج بسیار خوبی بدست داد که در شکل ۴-۷. تأثیر‌این مرحله به‌خوبی نشان داده شده است. برای شکل نانوساختار‌این مرحله انجام نشد.
    شکل ۴- ۷. مقایسه قابلیت جذب شکل دوم جاذب با ارتقاء توسط اسیدی‌کردن با اسید کلریدریک ۱مولار
    ۴-۱-۸ تأثیر اندازه جاذب بر میزان حذف
    از آنجایی که تبدیل جاذب به نانوژل، ‌مقدار حذف بالاتری‌ایجاد کرد، به همین خاطر تأثیر سایر اندازه‌های جاذب در مقدار حذف بررسی شد و شکل ۴-۸. بدست آمد. لازم به ذکر است که شرایط بهینه برای جاذب با اندازه‌ی مش بندی بین اندازه‌ی ۳۵ (اندازه‌ی ذرات ۰.۵ میلی متر) تا ۵۰ (اندازه‌ی ذرات ۲۰۰ میکرو متر) بدست آمد و بعد از آن‌این شرایط برای تمامی‌جاذب‌ها به کار رفت، علت‌اینکه اگر چنانچه برای تمامی‌اندازه‌های جاذب بهینه سازی شرایط انجاممی‌شد مقادیر حذف نزدیک به هممی‌شد و‌این امر مقایسه را سخت ترمی‌کرد. به احتمال زیاد زمانی که شرایط برای تک تک اندازه‌ها بهینهمی‌شد، برخی پارامترها از جمله زمان تماس، برای اندازه‌های بزرگتر جاذب طولانی ترمی‌شد. پارامترهایی همچون pH بدون تغییر باقی خواهد بود، زیرا خود ماده یکسان بود.
    شکل ۴- ۸. اثر اندازه ذرات جاذب بر حذف
    ۴-۲ ایزوترم‌های حاکم بر فرآیند جذب
    جذب سطحی یک فرایند انتقال جرم است که در آن‌ترکیبات مختلف برای رسیدن به تعادل در حال رقابت هستند. نیروهای موثر اولیه در جاذب بین جذب کننده و جذب‌شونده، نیروهای جاذبه و دافعه‌ی الکترواستاتیک می‌باشند که می‌تو‌اند فیزیکی یا شیمیایی باشد. برای شرح تعادل بین جاذب و جذب‌شونده معادلالت متعددی وجود دارد که روابط آن‌ها به تفصیل در مقدمه و فصل ۱ آورده شده‌اند. از متداول‌ترین معادلات‌، معادلات جذب لانگمویر، فرندلیچ، تمکین، توس، سیپز و‌ترکیبی از‌این‌ایزوترم‌ها می‌باشد[۸۱]. با توجه به ماهیت جذب، در‌این تحقیق، به بررسی سه نوع محتمل و متفاوت از‌ایزوترم‌ها، پرداخته شد که عبارت بودند از:‌ایزوترم فرندلیچ،‌ایزوترم لانگمیر و‌ایزوترم تمکین که در ادامه به بررسی هرکدام پرداخته می‌شود.
    ۴-۲-۱ مدل فرندلیچ۷۴
    این‌ایزوترم برای هر دو شکل از جاذب‌ها به کار رفت، همان طور که از شکل ۴-۹. می‌توان دریافت،‌ایزوترم فرندلیچ، فرآیند جذب شکل اول و دوم جاذب را توصیف نکرد، به عبارت دیگر‌این مدل برای جذب رنگ با استفاده از جاذب ساقه‌ی گیاه خاکشیر مناسب نیست. از رسم Ln(qe) در مقابلLn Ce ، LnK f عرض از مبدا آن می‌باشد شیب‌این خطn/1 نشان‌دهنده‌شدت جذب و Kf (((mg g-1) (mg L-1)-1/n نشان‌دهنده ظرفیت جذب می‌باشد[۸۲]. همانطورکه از شکل ۴-۹. دیده می‌شود. ضریب رگرسیون معادله جذب فرندلیچ ۰.۹۵۵۷ و۰.۸۶۲۵ است، بنابراین‌این مدل برای توصیف‌ایزوترم فرآیند جذب و برای مدلسازی داده‌های تعادلی جذب مناسب نشد.
    شکل ۴- ۹.‌ایزوترم فرندلیچ برای شکل اول و دوم جاذب
    ۴-۲-۲ مدل‌ایزوترم لانگمیر۷۵
    مدل‌ایزوترم لانگمیر برای توصیف فرآیندهایی به کار می‌رود که در آن جذب تنها در یک لایه وجود دارد.‌این مدل توسط معادله ۴-۱۰. بیان می‌شود. برای بررسی مدل لانگمیر بایستی شکل معادله را به صورتی تبدیل کنیم که برحسب پارامترهای Ce و qe شده و رسم آن‌ها پارامترهای لازم را در اختیار قرار‌دهند، از رابطه‌ی ۴-۲. می‌توان با ساده‌سازی به رابطه‌ی ۴-۳. رسید که همان رابطه‌ی ۴-۴ می‌باشد. اکنون با رسم Ce/qe برحسب Ce شکل ۴-۱۰. حاصل می‌شود. همان طور که از نمودار استنباط می‌شود، انطباق پذیری جاذب به شکل دوم یعنی نانوژل بودن، بسیار بالاتر از جاذب اول بود.‌این امر را می‌توان به دلایل زیر دانست:
    ۱. انرژی جذب یکسان است، به عبارت دیگر با تبدیل به نانوژل شدن، قابلیت جذب هر سایت یکسان بوده‌و حضور ماده‌ی جذب شده در هر جایگاه تأثیری در دیگری ندارد؛
    ۲. ماده‌ی جذب شده به صورت یک لایه‌ی مولکولی(به ضخامت یک مولکول جذب‌شونده) و جذب تک لایه‌است به عبارت دیگر، هرگاه جذب در سایتی انجام شد، فضای لازم برای مولکول‌های لایه‌ی دوم و بعدی از بین می‌رود؛
    ۳. و به دلیل یکسان بودن تمام ابعاد جاذب نوع دوم، جذب در محیط همگن انجام می‌شود.
    (۴- ۱۲
    (۴- ۱۳
    (۴- ۱۴
    همانطورکه از شکل ۴-۱۰. دیده می‌شود. ضریب رگرسیون معادله جذب لانگمیر برای شکل دوم و اول جاذب به ترتیب، ۰.۹۹۸۵ و۰.۹۹۹۴ بدست آمد، بنابراین مدل لانگمیر برای توصیف‌ایزوترم فرآیند جذب و برای مدلسازی داده‌های تعادلی جذب بسیار مناسب است.
    شکل ۴- ۱۰. مدل لانگمیر برای دو شکل جاذب مورد بررسی
    ۴-۲-۳ ‌ایزوترم تمکین۷۶
    به منظور استنتاج‌ایزوترم تمکین فرض می‌شود که کاهش گرمای جذب خطی‌تر از رابطه لگاریتمی‌که دلالت بر معادله فروندلیچ دارد می‌باشد.‌این مدل وجود برهم کنش غیر مستقیم جاذب جذب‌شونده را در نظر گرفته‌و پیشنهاد می‌کند که بخاطر‌این برهم‌کنش‌ها، گرمای جذب تمام مولکول‌ها در لایه بطور خطی با پوشش کاهش می‌یابد.‌ایزوترم تمکین به صورت معادله ۴-۵. بکار می‌رود:
    (۴- ۱۵
    که در‌این رابطه qe و Ce به صورت قبل تعریف می‌شوند. A و ثابت‌های‌ایزوترم تمکین هستند و ثابت B به گرمای جذب مربوط می‌شود. در غلظت‌های خیلی زیاد یا خیلی کم، داده‌های جذب می‌توانند مطابق معادله تمکین بررسی شوند. از رسم qe در مقابل Ln Ce، مقادیر A و B تعیین می‌شود. از شیب و عرض از مبدا به‌ترتیب B و A بدست می‌آید. A ثابت اتصال تعادلی (L.mol-1) مطابق با حداکثر انرژی اتصال است و ثابت B به گرمای جذب مربوط می‌شود[۸۳]. همانطورکه در شکل ۴-۱۱. دیده می‌شود. ضریب رگرسیون معادله جذب تمکین برای جاذب‌ها، ۰.۸۶ و۰.۹۶ بدست آمد، بنابراین‌این مدل برای توصیف‌ایزوترم فرآیند جذب مناسب نبود.
    شکل ۴- ۱۱. مدل تمکین
    کلیه‌ی نتایج برای ضرایب مدل‌های مختلف‌ایزوترم برای جذب رنگ بریلیانت‌گرین به صورت جدول ۴-۱. ارائه شده است.
    جدول ۴- ۱. پارامتر‌ایزوترم‌های بررسی شده برای جاذب مورد استفاده در دوشکل
    جاذب
    مدل فرندلیچ
    مدل تمکین
    مدل لانگمیر
    Kf
    (mg.g-1)
    N
    R2
    A
    (L.gr-1)
    B
    (J.mol-1)
    R2
    qm
    (mg.g-1)
    KL
    R2
    Nano Gel-DS77
    ۶۱۱.۶۱۳
    ۷.۱۸۹-
    ۰.۸۶۲۵
    ۴-۱۰*۲.۰۴
    ۷۲.۵۰۷-
    ۰.۸۹۴۴
    ۶۵۵.۶
    ۰.۰۴۷-
    ۰.۹۹۹
    DS78
    ۶۳۲.۸۹۲
    ۸.۸۵۷-
    ۰.۹۵۵۷
    ۵-۱۰*۷
    ۶۶.۲۰۳-
    ۰.۹۶۳۴
    ۶۳۸.۹
    ۰.۲
    ۰.۹۹۸
    ۴-۲-۴ نانوژل و جداسازی آن از محیط آبی پس از فرآیند حذف
    با احتساب‌اینکه ۹۰% از نانوژل استفاده‌شده، آب بود، مقدار ۳ گرم نانوژل برای حصول به ۰.۳ گرم جاذب خشک استفاده‌شد، البته‌این مقدار حذف بالایی را برای رنگ بریلیانت‌گرین‌ایجاد کرد که با توجه به مراحل

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع تغییر رنگ، پتانسیل انتقال

    دسامبر 1, 2018

    mg/g). ks ثابت سرعت شبه درجه‌ی اول می‌باشد که واحد آن ۱/min است، و t نماینده‌ی زمان که واحد آن دقیقه می‌باشد. با انتگرال‌گیری از معادله فوق می‌توان به معادله ۴-۷. دست یافت:
    (۴- ۷
    نرخ جذب اولیه، h که واحد آن (mg/(g.min)) است با استفاده ازشرایط به صورت زیر تعریف می‌شود:
    (۴- ۸
    معادله‌ی ۴-۷. می‌توان دوباره نویسی و مرتب کرد،
    (۴- ۹
    qe از روی شیب خط رسم شده‌ی t/qt برحسب t بدست می‌آید. بدین ترتیب h نیز بدست می‌آید. با توجه به خطای بدست آمده می‌توان تصمیم گرفت که چه مدلی برای توصیف سنتیک جذب مناسب است.
    ۳-۱۶-۳ مدل سنتیک نفوذ درون ذره‌ای
    این مدل به شکل معادله‌ی ۳-۱۰. می‌باشد.
    (۴- ۱۰
    که در آن ، ثابت نرخ نفوذ درون ذره ای می‌باشد، با رسم qt در مقابل t1/2 می‌توان جداول مربوطه را رسم نمود[۷۷].
    مقدار I‌ایده ای را برای ضخامت لایه‌ی مرزی به ما می‌دهد که مقادیر بالای آن نشان دهنده‌ی تأثیر بیشتر لایه‌ی مرزی است[۳۳]. اگر چنانچه برازش منحنی و داده‌های آزمایش با‌این روش نیز خطی مستقیم تولید نکرد، نتیجه گرفته‌می‌شود که نفوذ به داخل حفرات، تنها مرحله‌ی کنترل کننده‌ی نرخ انتقال جرم نمی‌باشد[۷۸, ۷۹]. معمولا نمودار‌های‌این مدل به شکل دو قسمتی ظاهر می‌شود[۳۳]. یک قسمت مربوط به انتقال جرم از بالک می‌باشد که سریع‌تر اتفاق می‌افتد و یک قسمت مربوط به نفوذ درون ذره ای است که به کندی اتفاق می‌افتد، به همین دلیل، شیب کندتری دارد[۷۷].
    ۳-۱۶-۴ مدل سنتیک بنگهام۷۲
    (۴- ۱۱
    که در آن V حجم محلول است که برحسب میلی لیتر می‌باشد و ?(که کوچکتر از ۱ می‌باشد) و k0 ثابت می‌باشند. اگر چنانچه دو بار لگاریتم‌گیری از داخل پرانتز‌، و رسم خط مربوطه، داده‌ها را برازش نکند، می‌توان نتیجه گرفت که نفوذ جذب‌شونده به داخل حفرات، به‌تنهایی مرحله‌ی کنترل کننده نمی‌باشد. شاید نفوذ از حفرات و نفوذ از فیلم برای‌این چنین فرآیندهایی غیر قابل چشم پوشی بوده‌اند که‌این چنین نتیجه ای حاصل شده است[۳۳]. پس بایستی معادلات بررسی گردند تا بهترین و منطبق ترین حالت انتخاب گردد.
    فصل چهارم: نتایج آزمایشگاهی
    مراحل بهینه‌کردن فرآیند جذب برای هر دوشکل از جاذب بررسی شد و مقادیر مناسب برای پارامترهای مؤثر بدست آمد، سپس سنتیکی که فرآیند‌های جذب حاضر از آن تبعیت کند و‌ایزوترمی‌که داده‌های بدست آمده از آزمایش‌ها توسط آن توصیف گردند، بدست آمد. همزمان با بررسی شرایط بهینه، به ساختار‌شناسی جاذب‌ها پرداخته شد و علت برخی رفتار‌های جاذب تشریح شد. از‌این پس در‌این تحقیق، نانوژل گیاه خاکشیر به نام جاذب اول و گیاه خاکشیر به نام جاذب دوم به کار خواهد رفت.
    ۴-۱ بهینه‌کردن جاذب
    برای بررسی تأثیر عوامل مختلف در جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین و بهینه‌سازی شرایط جذب، بایستی فرآیند جذب در بهینه‌ترین شرایط انجام گیرد، برای بدست آوردن‌این شرایط از عوامل مختلف محیطی همچون: pH محیط جذب، دور همزن، مقدار جاذب، دمای محیط و سایر پارامتر‌ها بهره گرفته‌شد و تأثیر هرکدام بررسی گردید.
    ۴-۱-۱ انتخاب pH بهینه
    مطالعات زیادی نشان داده‌اند که مهمترین پارامتری که در جذب رنگ و یونهای فلزی با استفاده ازجاذب‌های طبیعی و کامپوزیتهای پلیمرهای زیستی، تأثیر گذار می‌باشد، pHاولیه محلول میباشد، که بر مکان‌های جذب یونهای جذب‌شونده در سطح جاذب و ساختار شیمیایی رنگ در آب تأثیر زیادی دارد. تغییرات pH محلول باعث تغییر بار سطحی جاذب، درجه‌یونیزاسیون ماده جذب‌شونده و یونیزاسیون گروه‌های فعال جاذب می‌شود. از‌این رو تغییرات pH می‌تو‌اند نقش مهمی‌در فرایند حذف ماده رنگزا‌ایفا نماید[۸۰].
    تاثیر pH بر فرایند حذف رنگزای بریلیانت‌گرین بررسی شد و نتایج در شکل ۴-۱. نشان داده‌ شده‌است. همانطور که مشاهده می‌شود در محدوده اسیدی بهترین درصد حذف برای شکل اول و دوم جاذب بدست آمد. همانند آنچه که برای رنگ مورد آزمایش در‌این تحقیق رخ ‌داد، با کاهش بیش از حد pH مشاهده می‌شد که رنگ محلول به سمت بی‌رنگ شدن پیش می‌رفت و یا زمانی که pH محیط افزایش پیدا می‌کرد، غلظت یون‌های OH- در محیط افزایش پیدا کرده و باعث واکنش با رنگ و تغییر رنگ آن به بنفش تیره می‌گردید. لازم به ذکر است pH=0 به دلیل تغییر رنگ و تغییر طول موج بررسی نشد. همان طور که در شکل ۴-۱. نشان داده‌شده، برای جاذب اول و دوم، به دلیل یکسان بودن ماده‌ی هردو جاذب هردو، مقدار pH بهینه نیز یکسان بدست آمد که معقول می‌باشد.
    بیشترین میزان حذف برای نانوژل در ۵=pH بدست آمد که علت آن را می‌توان به بار مثبت روی جاذب و جذب بیشتر مواد به ذرات جاذب اشاره کرد. برای ادامه کار ۵ PH = بعنوان مبنای محاسبه انتخاب شد.
    شکل ۴- ۱. اثر تغییر pH بر روی حذف رنگ بریلیانت‌گرین با استفاده از جاذب ( ۰.۳گرم جاذب و ۳گرم برای ۱۰۰سی سی و زمان تماس ۲۰ دقیقه برای رنگ اولیه‌ی ppm20
    برای رسم نمودار‌این مرحله، pH محلول به ۳، ۵، ۶، ۷، ۹، ۱۱ تغییر داده شد و تأثیر pH محیط بر جذب بررسی گردید که شکل ۴-۱. بدست آمد. برای تغییر محیط از حالت خنثی به اسیدی از نیتریک اسید ۰.۱مولار (HNO3 (M 1/0)) و برای تبدیل به محیط بازی از NaOH (M 1/0) استفاده شد. سایر پارامتر‌های به کار رفته به قرار زیر بود:
    گرم جاذب انتخاب شده: ۰.۳ گرم،
    گرم جاذب انتخاب شده برای نانوژل: ۳ گرم
    حجم محیط آبی شامل آلودگی: ۱۰۰سی سی
    زمان تماس ۲۰ دقیقه
    غلظت برای رنگ: ppm 20
    دور همزن: ۳۶۰ دور بر دقیقه
    ۴-۱-۲ زمان تماس
    زمان تماس جاذب با رنگزا در محلولهای رنگی یکی از مهمترین پارامترها در فرایند جذب می‌باشد. مهمترین نکته ای که برای جذب بایستی در نظر داشت اقتصادی بودن و سریع بودن فرآیند می‌باشد که‌این پارامترها در طول کار مد نظر قرار گرفتند. مقدار مشخصی از هردو جاذب(جاذب نانوژل گیاه خاکشیر ۳ گرم۷۳ و جاذب با مش بین ۳۰تا۳۵‌، مقدار ۰.۳ گرم) با غلظت معینی از ماده رنگزا در تماس قرار داده‌شد، مخلوط حاصل توسط همزن مغناطیسی به مدت ۶۵ و برای بررسی سنتیک تا ۷۶۰ دقیقه هم زده‌شد و در فواصل زمانی ۱، ۲، ۳، ۵، ۸، ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰، دقیقه مقدار حذف اندازه‌گیری شد. درصد جذب رنگ توسط جاذب در زمان‌های مختلف نشان داد با افزایش زمان تماس تا ۲۰ دقیقه میزان جذب با سرعت بالا افزایش می‌یابد که علت آن جذب در فضاهای خالی در سطح جاذب می‌باشد. پس از زمان بهینه، به دلیل پر شدن حفرات سطح جاذب و اشباع شدن آن‌ها، درصد جذب به شیب افزایشی ثابتی رسیده و پس از طی مسیر آن زمان نیز ثابت می‌ماند. بنابراین زمان ۲۰ دقیقه به عنوان زمان بهینه برای شکل دوم جاذب گیاه خاکشیر انتخاب شد که در شکل ۴-۲. نتایج نشان داده شده است. برای شکل اول گیاه خاکشیر نیز‌این عملیات انجام گرفت و نشان داد که با افزایش زمان تماس، تا مقدار ۴ دقیقه، مقدار جذب افزایش یافته و پس از آن ثابت می‌ماند. شکل ۴-۲. مقایسه‌ی زمان تماس بهینه برای دو شکل از جاذب را نشان می‌دهد. با توجه به شکل، چنین نتیجه گیری شد که در حالت نانوژل، جذب بسیار سریع اتفاق افتاد و در زمان ۴ دقیقه رنگ محیط آبی سریعاً حذف شد. مدت زمان ۴ دقیقه نشان می‌دهد که هرچند که مقاومت عبور ذرات از حفرات از بین رفته و ۲ مقاومت انتقال جرم هنوز وجود دارند، ولی در کل، زمان انجام عملیات ۵ برابر سریعتر شده است. بنابراین تبدیل شکل جاذب به نانوژل در کاهش زمان حذف بسیار تأثیر گذار بود. به منظور دست یابی به زمان اختلاط تمامی‌متغیرها به جز زمان اختلاط
    با توجه به‌اینکه مقادیر پارامترهای آزمایش هنوزمعلوم نبود، پارامترهای دور همزن، زمان تماس بهینه و مقدار جاذب به طور تخمینی به شکل زیر انتخاب شدند:( شرایط اختلاط بصورت زیر میباشد):
    غلظت رنگ بریلیانت‌گرین در آب ۲۰ میلی‌گرم بر لیتر ، pH محلول ۵، دمای اختلاط C?25، دور همزن
    ۲۰۰دور بر دقیقه و میزان جاذب ۳/۰ گرم انتخاب شده‌است.
    شکل ۴- ۲. مقایسه بهینه‌سازی زمان تماس
    همانطور که در شکل ۴-۲. مشاهده می‌شود با افزایش زمان اختلاط، میزان جداسازی نیز افزایش می‌یابد. با شروع فرایند جذب، ابتدا سرعت حذف بالا بوده ‌و سپس از سرعت جذب کاسته می‌شود، این نتایج نشان می‌دهد که فرایند جذب شامل یک مرحله سریع اولیه است که قسمت زیادی از جذب را به خود اختصاص می‌دهد و مراحل بعدی به میزان کمی‌در فرایند جذب سهیم می‌باشند. برای زمان‌های طولانی‌تر تماس‌‌، مشاهده شد که مقداری دفع انجام شده و قابلیت جذب کاهش پیدا کرد.‌این نتیجه با زمان تماس ۸ ساعت بدست آمد(در نمودار لحاظ نشده ). تقریباً پس از یک ساعت یک حالت پایا برای سیستم بوجود آمد و‌این پدیده در شکل ۴-۲. مشهود است.
    ۴-۱-۳ مقدار گرم جاذب(دُز جاذب)
    مقادیر وزنی متفاوت ) ۱ الی ۱۸ گرم( از جاذب نانوژل ساقه‌ی گیاه خاکشیر و (۰.۱ تا ۱ گرم) از جاذب ساقه‌ی گیاه خاکشیر به غلظت‌های ppm20 از محلول‌های ماده رنگزا اضافه‌شد و در زمان بهینه بدست آمده از مرحله قبل) ۴ دقیقه برای جاذب اول و ۲۰ دقیقه برای جاذب دوم) توسط همزن مغناطیسی هم زده‌شد و پس از صاف‌کردن مخلوط غلظت آلاینده‌ی باقی مانده در محلول توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر بدست آمد.
    با توجه به شکل ۴-۳، گرم بهینه برای جاذب نانوژل گیاه خاکشیر به دلیل شامل بودن ۹۰% ای از آب، ۳ و برای جاذب دوم، ساقه‌ی گیاه خاکشیر،gr 3/0 بدست آمد. (همان طور که از شکل مشخص است، زمانی که مقدار گرم جاذب به ۳گرم رسیده است، نمودار شیب یکنواختی را در پیش گرفته و یکنواخت شده است) نتایج بدست آمده در شکل ۴-۳. نشان داده‌شده‌است. همان طور که از نمودار برمی‌آید، مقدار حذف به ازای مقادیر جرمی‌یکسان از هر دوشکل، شکل نانوژل مقدار حذف بالاتری داده است.
    . جاذب اول به دلیل نانو ساختار شدن، ‌کمتر از ساقه‌ی گیاه خاکشیر مصرف شد، ولی داده‌های استفاده شده برای گرم هردو شکل از جاذب یکسان بود به همین خاطر در نمودار‌این امر محسوس نشد ولی باید توجه داشت که مصرف جاذب در حالت نانوژل کاهش داشته است.
    شکل ۴- ۳. مقایسه بهینه‌سازی گرم جاذب(داده‌های مقادیر جرمی‌جاذب خاکشیر به شکل دوم ۱۰ برابر شده است)
    ۴-۱-۴ غلظت اولیه‌ی محلول
    از دیگر پارامترهای مؤثر بر فرایند جذب سطحی، غلظت اولیه رنگ بریلیانت‌گرین موجود در محلول است. غلظت اولیه محلول به دلیل‌ایجاد پتانسیل انتقال جرم، تأثیر زیادی بر روی میزان جذب یون از محلول میگذارد. جهت بررسی تأثیر غلظت اولیه رنگ بریلیانت‌گرین موجود در محلول، پارامتر‌های دیگر را ثابت در نظر گرفته ‌و از غلظتهای ۵، ۱۰، ۲۰، ۳۰ و۵۰، ۱۰۰،۱۵۰ میلی‌گرم بر لیتر محلول حاوی

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع ظرفیت جذب، ریخت شناسی، جدول داده

    دسامبر 1, 2018

    ا cc100 به حجم رسانده‌شد. به دلیل مضر بودن رنگ‌ها، در طول تمامی‌آزمایشات، از دستکش‌های لاتکس استفاده گردید. در طول آزمایش توجه به‌این نکته ضروری بود که بعد از فیلتر کردن، نباید هیچ گونه ماده‌ی جامدی، چه به صورت سوسپانسیون و چه به شکل ته نشین شده، در داخل سل باقی می‌ماند، زیرا‌این ذرات مسیر نور را مسدود کرده و باعث‌ایجاد خطای زیاد در اندازه‌گیری می‌گردند. برای انجام فیلتراسیون از کاغذ‌های با مارک “واتمن۴۲” بهره برده‌شد. به خاطر فیلتراسیون بهتر دوکاغذ همزمان برای فیلتراسیون استفاده‌شد. برای جاذب نانو ساختار از سانتریفیوژ دور بالا بهره گرفته‌شد. پساب رنگ زدایی شده با پساب قبل از حذف رنگ مقایسه‌شده و مقدار عدد جذب از روی دستگاه برای هر دو حالت قرائت و یادداشت شد. تمام داده‌ها در جدول داده‌ها به صورت گروه‌های یکسان باppm‌های برابر گردآوری شد و شکل هر کدام رسم گردید.
    ۳-۱۱ مراحل بهینه‌کردن جذب
    برای بهینه‌کردن شرایط برای جاذب، مراحل به‌ترتیب زیر انجام شدند. جهت حصول اطمینان از بهینه بودن‌این شرایط، با استفاده از پارامترهای بهینه‌شده‌ی قبلی(مثلا دماو pH) و مقدار دُز جاذب، مقدار بهینه ppm بررسی شد. در صورتی که در هر مرحله از آزمایش، مقادیر و نتایج بدست آمده، بیشتر از ۴% خطا‌ایجاد می‌کردند، تست‌ها تکرار می‌شد. برای افزایش مرحله‌ی بهینه‌کردن جاذب، تمام آزمایش‌های‌این مرحله ۲ و برخی ۳بار تکرار شدند تا تکرار پذیری آن را بررسی شود. مبنای خطا از روی خود آزمایش ها و تکرار پذیری آن ها بود، زیرا با اندازه گیری کمیت ها اگر چنانچه خطایی در مرحله ای بوجود می آمد، اگر چنانچه خطای عملیاتی داشت، در مرحله ی بعدی به دلیل انجام و تکرار آن تصحیح می شد واگر چنانچه خطای دستگاه بود، برای تمام آزمایش ها‌این خطا اعمال می شد. نتایج حاصل از‌این بخش در فصل نتایج ارائه خواهد شد.
    ۳-۱۲ بررسی‌های جاذب به کار رفته
    ۳-۱۳-۱ شکل شناسی۶۹ ذرات(ریخت شناسی)
    در پژوهش‌های مربوط به خواص مواد‌، میکروسکوپ الکترونی یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین دستگاه‌هایی است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. به همین منظور برای بررسی ساختار و شکل‌شناسی ذرات از میکروسکوپ الکترونی SEM (روبشی) استفاده‌شد. این روش، شکل ذرات را با دقت حدود چند ده نانومتر به دست می‌دهد که به نوع ماده از نظر سختی و سطح و قابلیت تصویر برداری و دستگاه مورد استفاده بستگی دارد. به عنوان مثال برای تصویر برداری از جاذب به کار رفته در‌این تحقیق به دلیل تخریب جاذب توسط پرتوهای الکترونی، امکان بزرگنمایی‌های بالاتر از ۵۰هزار برابر امکان پذیر نشد (بزرگنمایی توسط دستگاه SEM به همین دلیل و به نوعی سوختن جاذب تا ۲۵-۳۰ هزار برابر می‌توانست انجام شود). از آنجایی که سطوح موادی که می‌خواهند با روش SEM بررسی‌شوند، به دلیل دفع الکترون تابیده، عدم‌ایجاد بار ساکن و ثبات تصویر، باید دارای هدایت الکتریکی باشند، با استفاده از پوشش نازک طلا و یا کربن، سطوح جاذب غیرهادی،‌هادی می‌گردند. جاذب به کار رفته نیز با استفاده از لایه‌ی نازک طلا پوشش داده شد تا اسکن انجام گیرد.
    ۳-۱۳-۲ بررسی گونه‌های موجود در ساختار با استفاده از آزمون FTIR
    ساختمان جاذب تهیه‌شده از طریق طیف FTIR بررسی‌شد. طیف سنج FTIR از جمله‌ی آزمون‌هایی است که اطلاعات مهمی‌درباره ساختار جاذب و گونه‌های موجود و پیوندهای آن ارائه میدهد. طیف‌سنجی مادون قرمز یکی از روش‌های خوب و متداولی است که از سال‌ها پیش برای تجزیه و شناسایی پلیمرها و برخی افزودنی‌های آنها، مورد استفاده قرار گرفته‌است. استفاده از مطالعه‌ی ساختار مواد توسط طیف سنجی FTIR باعث شناسایی گونه‌های قطبی در ساختار جاذب شده و علت جذب گونه‌ی جذب‌شونده در ساختار جاذب مشخص می‌شود.
    فرکانس تشعشع الکترومغناطیس در ناحیه مادون قرمز (IR) مطابق با فرکانس ارتعاش طبیعی اتم‌های یک پیوند است و پس از جذب امواج مادون قرمز در یک مولکول، باعث ایجاد یک سری حرکات ارتعاشی در آن می‌شود که اساس و مبنای طیف‌سنجی مادون قرمز را تشکیل می‌دهد. ساده‌ترین نوع حرکات ارتعاشی در یک مولکول، حرکات خمشی و کششی است. دستگاه با استفاده از تبدیل ریاضی فوریه مزایای زیادی در مقایسه با دستگاه IR معمولی دارد که نمونه آن سرعت بالای جمع‌آوری اطلاعات و نسبت سیگنال به اغتشاش یا نویز بالاتر است [۲۰, ۷۱-۷۵].
    طیف‌ FTIR ارائه‌شده در‌این تحقیق در محدودهcm-1 4000- 500 قرار می‌گرفت. پس از سنتز جاذب و آماده‌سازی آن، تست‌های FTIR برای حالت جاذب قبل از جذب و بعد از جذب انجام گرفت.
    ۳-۱۳-۳ روش جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین
    جهـت جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین، از سیستم ناپیوسته استفاده شد از طرفی مخزن شامل همزن بود که‌این جداسازی را به سیستم رآکتور ناپیوسته با اختلاط کامل۷۰ تبدیل کرد. در همه آزمایش‌های جداسازی ابتـدا مقدار معلوم از آب آلـوده به رنگ مورد نظـر را داخل بشـر آزمایشـگاهی ریختـه و مقدار گرم معلوم از ماده جاذب به آن اضافه‌شد و توسط همزن مغناطیسی هم زده شد. پس از گذشت زمان معین با عبور دادن محلول از کاغذ صافی، جاذب از سیّال جدا شده و غلظت رنگ باقی مانده در سیّال عبور داده‌شده از صافی در دستگاه اسپکتروسکوپ ‌اندازه‌گیری و با استفاده از نمودار کالیبراسیون تعیین گردید.
    پارامترها از روی پارامترهایی که در کارهای قبلی برای فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفته بود، انتخاب شدند. برای بدست آوردن نتیجه بهتر، از غلظت‌های بالا هم در آزمایش‌ها استفاده شد. پارامتر‌هایی که در‌این تحقیق مد نظر قرار گرفت، عبارت بود از: زمان بهینه برای جذب(t)، pH بهینه،‌، مقدار گرم بهینه جاذب، غلظت اولیه بهینه رنگ، با تغییر یک پارامتر در آزمایش سایر پارامتر‌ها ثابت در نظر گرفته‌شد تا تأثیر هر کدام به طور جداگانه و دقیق بررسی شود. همچنین در هر مرحله، مقدار پارامتر بهینه شده‌ی مرحله‌ی قبلی، به عنوان مقدار ثابت استفاده شد.
    ۳-۱۳-۴ روش تعیین غلظت رنگ در محیط آبی
    برای اندازه گیری غلظت رنگ از یک دستگاه اسپکتروسکوپ ‌استفاده‌شده‌است. اساس کار بر پایه میزان نور جذب شده توسط اتم‌هاست که متناسب با غلظت نمونه‌است. برای درجه بندی دستگاه اسپکتروسکوپ ابتدا نمونه‌هایی از غلظت‌های متفاوت از رنگ تهیه شد و با استفاده از دستگاه، مقدار جذب هر کدام اندازه‌گیری و ثبت شد. سپس نمودار کالیبراسیون رنگ رسم گردید و با استفاده از آن معادله ای که میزان جذب بدست آمده از دستگاه را بر حسب غلظت‌ها برازش می‌کرد، بدست آمد. به‌این نحو که با رسم نمودار مقدار جذب بر حسب غلظت نمونه‌های استاندارد، بهترین خط از‌این نقاط عبور داده‌شد. پس از تهیه نمودار کالیبراسیون، مقدار جذب متناظر با نمونه‌های اصلی توسط دستگاه یادداشت برداری ‌شده و با توجه به نمودار کالیبراسیون، غلظت رنگ بریلیانت‌گرین در هر حالت بدست آمد. مقدار جذب رنگ بریلیانت‌گرین برای محلول‌های اولیه که برای کالیبراسیون تهیه شده بود، در جدول ۳-۵. و نمودار کالیبراسیون رنگ برای دستگاه اسپکتروسکوپ ‌در شکل ۳-۷. نشان داده‌شده‌است.
    جدول ۳- ۵. مقدار جذب به ازای غلظت‌های مختلف رنگ برای بدست آوردن نمودار کالیبراسیون
    غلظت رنگ (ppm)
    ضریب جذب رنگ(A)
    ۱
    ۰.۲۱۴
    ۳
    ۰.۵۶۸
    ۶
    ۱.۱۳۶
    معادله خطی که برای داده‌ها برازش شد به شکل زیر است:
    (۴- ۱
    با استفاده از معادله خط بالا مقادیر غلظت‌های رنگ موجود در نمونه‌ها از روی عدد جذبی که توسط دستگاه اسپکتروسکوپ ‌بدست آمده محاسبه می‌شود.
    شکل ۳- ۷ . نمودار کالیبراسیون دستگاه اسپکتروسکوپ ‌(کالیبراسیون بعد از ۳ساعت استفاده از همزن برای برای محلول‌های ساخته شده)
    ۳-۱۳ روش محاسبه‌ی میزان حذف
    به منظور بررسی میزان حذف آلاینده طی عمل جذب، تغییرات غلظت باقیمانده محلول بریلیانت‌گرین با انداز‌ه‌گیری دریک سیستم ناپیوسته با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتری در طول موج ماکزیمم ۶۲۵ میکرومتر تعیین گردید. به منظور بررسی تاثیر عوامل مختلف همچونpH‌، زمان تماس، دما، دور همزن، غلظت آلاینده و سایر پارامترهای مؤثر، با انتخاب شرایط بهینه برای هرکدام از جاذب‌ها (که‌این مقادیر برای جاذب اول و دوم: غلظت محلول ppm 20، وزن جاذبgr3/0، دما C? 25 و دورهمزنrpm 360 انتخاب شد( آزمایش‌ها طراحی شد.
    برای محاسبه بازده حذف ماده رنگزا از محلول از رابطه۴-۲. و برای محاسبه ظرفیت جذب یا مقدار رنگ جذب شده به ازای واحد وزن جاذب از رابطه ۴-۳. استفاده‌شد که در‌اینجاC0 وCt به‌ترتیب غلظت اولیه و غلظت ماده رنگزا در زمان tبر حسب میلی‌گرم بر لیتر می‌باشند. V حجم محلول بر حسب لیتر و M جرم جاذب بر حسب گرم می‌باشد.
    (۴- ۲
    (۴- ۳
    که در رابطه فوق ۷۱R همان درصد حذف می باشد.
    ۳-۱۴ بررسی و تعیین‌ایزوترم یا‌ایزوترم‌های جذبی حاکم بر فرآیند جذب
    برای بررسی‌ایزوترم جذبی حاکم بر فرآیند، از دو روش می‌توان استفاده کرد، یکی داده‌های مربوط به غلظت و روش دوم استفاده از اثر تغییرات دما بر روی جذب، بدین مفهوم که مقدار حذف در دماهای مختلف بررسی کرده و داده‌های آن با استفاده از معادلاتی که در هر کدام از مدل‌های پیشنهادی ارائه شده، برازش می‌شوند. قابلیت جذب و مقدار جذب از روی غلظت تعادلی بدست می‌آید. محاسبه‌این روش‌ها به طور مفصل در مقدمه آورده شده‌است.
    ۳-۱۵ بررسی سنتیک جذب
    سنتیک جذب رنگ سبز براق، به طور گسترده توسط محققان زیادی بررسی شده است[۳۳, ۵۸, ۵۹, ۶۳] . از روش‌های به کار رفته می‌توان به:
    * شبه درجه اول،
    * شبه درجه دوم،
    * نفوذ بین ذره‌ای
    * و روش بنگهام
    اشاره کرد.
    ۳-۱۶-۱ مدل سنتیک شبه درجه اول
    روش شبه درجه اول به صورت معادله ۳-۴. می‌باشد، که در آن dqt عبارت است از مقدار ماده‌ی جذب شده در زمان t بر حسب mg/g‌، qe ظرفیت جذب در حالت تعادلی می‌باشد که از زمان دادن بی نهایت برای جذب، بدست می‌آید(بر حسب mg/g). kf ثابت سرعت شبه درجه‌ی اول می‌باشد که واحد آن ۱/min است، و t نماینده‌ی زمان که واحد آن دقیقه می‌باشد.
    (۴- ۴
    با انتگرالگیری از معادله ۳-۴. با استفاده از شرایط اولیه‌ی qt=0 در t=0 نتیجه می‌دهد:
    (۴- ۵
    ثابت نرخ جذب (kf) برای رنگ سبز براق برای جذب توسط خاکشیر با رسم بر اساس t بدست می‌آید.
    ۳-۱۶-۲ مدل سنتیک شبه درجه دوم
    مدل سنتیک شبه درجه دوم توسط هو و همکارانش[۷۶] در سال ۱۹۹۹ پیشنهاد شد، که به شکل معادله‌ی ۳-۶. بیان می‌شود.
    (۴- ۶
    که در آن dqt عبارت است از مقدار ماده‌ی جذب شده در زمان t بر حسب mg/g‌، qe ظرفیت جذب در حالت تعادلی می‌باشد که از زمان دادن به صوت زمان بی نهایت برای جذب، بدست می‌آید(بر حسب

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع دانه بندی، اقتصاد کشور، دانش بنیان، محیط زیست

    دسامبر 1, 2018

    صافی الیافی پارچه ای با منفذهای فوق العاده ریز عمل می‌کنند، به بیان دیگر برای فیلتر‌کردن بعد از عملیات جذب و حذف نانو فیبر سلولز، خود مواد برای عبور ذرات و الیاف مجاورشان به عنوان فیلتر عمل می‌کنند. علاوه بر آن به دلیل لخته شدن، مواد نانوساختاری که به صورت جامد در سیستم مایع پراکنده می‌شوند، براحتی می‌توانند جداسازی شوند(برخلاف سیستم‌ها کلوئیدی که زمان بر روی ته نشینی آن‌ها تأثیر ندارد یا سیستم‌های سوسپانسیونی که نیازمند زمان طولانی برای ته نشینی می‌باشند).
    شکل ۳- ۵. تبدیل فیبر سلولز آلفا به نانوژل سلولز
    شکل ۳- ۶. توزیع ذرات در نانو فیبر سلولز تبدیل شده توسط شرکت دانش بنیان نانو نوین پلیمر[۷۰]
    امروزه نانومواد در تحقیقات و صنعت اهمیت روزافزونی پیدا کرده‌اند و شرکت‌های متعددی از کشورهای مختلف در تلاشند با دستیابی به دانش و بومی‌سازی تولید، نانومواد را وارد چرخه اقتصاد کشورشان نمایند که نتیجه‌این کوشش افزایش تولید ده برابری تولید نانومواد در دهه گذشته بوده‌است (۲۳۰هزار تن در سال ۲۰۱۱). سنتز باکتری یکی از روش‌های پایین به بالای تولید نانوسلولز است که در دنیا استفاده می‌شود. توزیع قطری نانوفیبرهای تولید شده توسط باکتری ۲۰ تا ۹۰ نانومتر با متوسط قطری حدود ۴۵ نانومتر است. نانوکیتین، نانوکیتوسان و نانوپلیمرهای زیستی دیگر در کشور‌ایران، در مراحل ابتدایی تولید بوده ‌و به زودی توسط تولید کنندگان به بازار کشور عرضه خواهند شد[۷۰].
    ۳-۶ شرایط آزمایشگاه :
    شرایط آزمایشگاه مرکز تحقیقات محیط های متخلخل در دادنشگاه سمنان زمانی که‌این آزمایشات انجام می گرفت به صورت زیر بود:
    فشار ۸۹.۴ کیلوپاسکال
    دمای متوسط ۲۸.۵ درجه .
    به دلیل‌اینکه نور خورشید دارای اشعه‌ی فرابنفش بوده و به نوعی رنگبری‌ایجاد می‌کند، به همین دلیل در محیط آزمایشگاه تلاش بر‌این شد که محیط قرار گرفتن تمامی‌نمونه‌های رنگ، به دور از نور خورشید باشند.
    ۳-۷ تجهیزات و دستگاه‌ها
    دستگاههای به کار رفته در آزمایش‌های مورد نیاز در‌این تحقیق در جدول (۳-۲) بیان شده‌است. با توجه به محدودیت‌های بهداشت، محیط زیست و‌ایمنی۶۳، امکانات و تجهیزات لازم، بخصوص در مورد ذرات نانو ساختار، تهیه و آسیاب‌کردن جاذب‌ها بعد از مرحله‌ی رسیدن به مش ۶۰ الی۵۰، به شرکت نانو نوین پلیمر واگذار شد. بسته‌ی حاوی ۱۰۰گرم از مش بندی بین ۶۰ الی ۵۰، به آدرس شرکت ارسال شد و پس از تبدیل آن به نانوژل، محصول نانو ساختار شده و تبدیل شده به نانوژل، تحویل گرفته‌شد.
    جدول ۳- ۲. مشخصات دستگاههای مورد استفاده
    نوع دستگاه
    کشور سازنده
    مدل
    کاربری جهت
    اسپکترسکوپ۶۴
    انگلیس
    UNICO 2100
    اندازه‌گیری میزان جذب طیف خاص نور مرئی
    الک‌های فلزی استاندار
    ایران
    تک آزما
    مش بندی و دانه بندی جاذب‌ها
    آسیاب پره‌ای
    ایران
    پارس خزر-۳۲۰ وات
    آسیاب جاذب و تبدیل به ابعاد ریزتر(تا مش۶۰)
    آسیاب سوپر دیسکی
    ژاپن
    Kasuko
    آسیاب جاذب تولید شده و تبدیل به ژل نانو ساختار
    ترازوی دیجیتال
    ژاپن
    Helmer- FR200
    توزین
    میکروسکوپ الکترونی ۶۵
    ژاپن
    Hitach s4160 japan
    ساختار‌شناسی۶۶
    طیف سنج۶۷
    انگلیس
    Perkin Elmer-
    petctrun one
    تعیین ساختمان شیمیایی
    دستگاه pH متر
    ایران
    Bench Top BehinehSAT
    اندازه‌گیری pH
    دستگاه سانتریفیوژ
    ایران
    ۱۰۰۰rpm-600W
    جداسازی ذرات از محلول
    آون
    ایران
    ۱۳۰۰W-20A- سپهر-آزما
    خشک کردن
    همزن مغناطیسی۶۸
    آلمان
    Helmer-MK20
    اختلاط و حرارت دادن
    ۳-۸ مواد لازم
    در جدول ۳-۳. اسامی‌و مشخصات تمام مواد مصرفی مورد استفاده در‌این تحقیق آورده‌شده‌است. در تمام مراحل آزمایش از آب مقطر دوبار تقطیر شده‌استفاده‌شد. برای بهتر و دقیق‌تر شدن آزمایش‌ها از اتانول ۹۸% برای شستشوی سل‌های اسپکتروسکوپ استفاده ‌شد تا هیچ گونه آلودگی رنگی بر روی شیشه‌ها بر جای نماند،‌این کار به دلیل حساسیت بالای دستگاه اسپکتروسکوپ ضروری بود. برای شستشوی سایر ظروف و تهیه محلولها از آب دوبار تقطیر استفاده‌شد. جذب در دمای محیط بررسی‌شد و برای بدست‌آوردن‌ایزوترم جذب، دماهای مختلف بررسی‌شدند.
    جدول ۳- ۳. اسامی‌و مشخصات مواد مورد استفاده
    ماده
    فرمول یا نام اختصاری
    شرکت سازنده
    کاربرد
    کلریدریک اسید(۳۴%)
    HCl
    شرکت کلران
    اسیدی کننده‌ی محیط جذب و جاذب
    نیتریک اسید
    HNO3
    Merck
    اسیدی کننده‌ی محیط جذب و جاذب
    آب DM
    H2O
    تهران بهین
    شستشو و ساخت محلول
    سدیم هیدروکسید
    NaOH
    Merck
    ایجاد محیط بازی برای جذب
    رنگ‌های (محلول در آب)
    بریلیانت‌گرین C27H33N2.HO4S
    Merck
    تهیه‌ی محلول‌های رنگی
    Allura Red
    C18H14N2Na2O8S2
    Merck
    Indigo
    C16H10N2O2
    Merck
    Erioglaucine
    Merck
    Erythrosine
    Merck
    از آنجایی که برای اندازه‌گیری جذب طیف‌های نوری هر رنگ، به طول موج ماکزیمم جهت تنظیم دستگاه در آن طول موج احتیاج بود، طول موج‌های حداکثر نیز در آزمایشگاه آنالیز دانشکده‌ی شیمی‌دانشگاه سمنان بدست آمد که در جدول ۳-۴. آورده‌شده‌است.
    جدول ۳- ۴. جدول رنگ‌ها و طول موج‌های حداکثر مربوط به هر رنگ
    ?max -طول موج حداکثر(µm)
    رنگ
    ۶۰۹.۵
    Indigo
    ۵۲۶.۵
    Erythrosine
    ۵۰۵.۵
    Allura red
    ۶۲۴.۵
    Brilliant green
    ۶۲۹.۵
    Evigiau ciane
    ۳-۹ روش آماده‌سازی جاذب
    ۳-۹-۱ تهیه‌ی جاذب و مش بندی آن
    برای تهیه‌ی جاذب با دانه بندی در محدوده‌ی بین مش‌های ۳۰، ۳۵، ۴۰، ۶۰، که حدوداً اندازه‌های میکرو و میلی متر را پوششمی‌دادند، ابتدا ساقه‌های بدست آمده، شسته ‌شد تا هرگونه غبار و آلودگی‌های آن از بین بروند. پس از خشک‌کردن کامل ساقه‌ها، توسط آسیاب برقی، ساقه‌های بدست آمده به اندازه‌های کوچک‌تر تبدیل شد و با استفاده از الک‌های موجود به شماره‌های استاندار ۳۰، ۳۵، ۵۰ و۶۰، دانه‌بندی جاذب انجام‌پذیرفت. برای بخش‌های از آزمایش که نیاز به جاذب با خاصیت اسیدی بود، مقدار گرم مناسب از جاذب مورد نظر در کلریدریک اسید ۱مولار و نیتریک اسید ۱مولار به مدت ۱ساعت توسط همزن مغناطیسی، هم زده‌شد(جاذب در اسید خوابانده شد).
    ۳-۹-۲ تهیه جاذب خاکشیر در ابعاد نانو با استفاده از آسیاب فوق ریز کننده‌ی دیسکی
    برای تهیه‌ی نانوژل از روش بالا به پایین استفاده‌شد. در تولید مواد نانو ساختار از دو روش استفاده می شود که عبارت از روش پایین به بالا که توسط دستگاه های ریسندگی و با دستگاه های ویژه انجام می شود و روش دیگر استفاده از روش بالا به پایین است که عبارت‌اند از تبدیل اندازه های ماکرو به ابعاد نانو است. در‌این تحقیق از‌این روش استفاده شد و دستگاهی که به کار رفت، سوپرآسیاب دیسکی بود.
    در تهیه‌ی نانوژل جاذب، دو مرحله آسیاب و خردسازی لازم بود، در آسیاب اول ابتدا ۱۰۰گرم از جاذب را تهیه کرده و تمام آن به مش بندی با ذرات کوچکتر از ۶۰ تبدیل شد تا برای انتقال به سوپر آسیاب آماده شود. مرحله‌ی دوم آسیاب استفاده از آسیاب سوپر دیسکی ژاپنی بود که مرحله‌ی حساسی به حساب می‌آمد، به دلیل فشار بالایی که در تبدیل اندازه‌ی مش ۶۰ به ابعاد نانو برای سوپر آسیاب دیسکی بوجود می‌آمد، خوراک دهی به آسیاب به آرامی‌انجام پذیرفت و بیشتر خوراک ورودی به‌این آسیاب به همراه آب DM (دوبار تقطیر) وارد شد تا مواد جامد سخت و گرد و خاک موجود در جاذب که بعد از مرحله‌ی شستشو امکان داشت داخل حفرات جاذب باقی بمانند، به دیسک‌های چرخان آسیبی نرساند. فاصله‌ی دو صفحه‌ی دیسک در‌این دستگاه بسیار نزدیک به هم است و دو دیسک در خلاف جهت هم و حدوداً با سرعت rpm1500 حرکت می‌کردند، بنابراین هرگونه نامتعادلی در زمان چرخش و اجسام خیلی سخت باعث آسیب به دیسک‌ها می‌شد. تمامی‌مواد آسیاب شده از مرحله‌ی اول آسیاب بایستی به اندازه ای می‌رسید که از مش۶۰ عبور می‌کرد. با احتساب اتلافی که در مرحله‌ی دوم آسیاب به دلیل اندک بودن خوراک وجود داشت، حدود ۲۰۰ گرم نانوژل تولید شد که برای انجام تمام آزمایش‌ها کافی بود.
    برای افزایش جذب و ارتقاء جاذب، جاذب تهیه‌شده در محدوده‌ی مش بندی ۳۵M30 در اسید کلریدریک ۱مولار به مدت ۱ساعت بر روی همزن با دور rpm360 قرار داده‌شد، تا کانون‌های موجود برای جذب فعال شوند. برای انجام آزمایش‌های مربوط به مرحله‌ی ابعاد نانو، از نانوژل استفاده‌شد که به دلیل شامل بودن آب برای‌این نوع جاذب، بایستی درصد آب برای‌این حالت مشخص می‌شد که آزمایشات مربوط به درصد آب انجام شد، به‌این صورت که مقدار گرم معلومی‌از نانوژل داخل شیشه ساعتی توزین شده و در داخل آون با دمای ?C70 به مدت ۱۲ ساعت قرار داده‌شد. مقدار درصد آب به کار رفته در نانوژل ۹۰% بدست آمد که با درصد آب افزوده‌شده در شرکت نانو نوین پلیمر کاملا تطابق داشت.
    ۳-۱۰ تهیه‌ی محلول رنگ به عنوان پساب رنگی
    برای‌ایجاد محیط فرضی دارای آلودگی رنگی و برای داشتن یک محلول مادر که از روی آن محلول‌های بعدی تهیه گردد، ابتدا مقداری از رنگ پودری و پایه آبی بریلیانت‌گرین، توزین شده و در داخل مقدار کمی‌آب ریخته‌شد، بعد از حل کردن، با استفاده از آب بدون یون، یا آب DM یا دوبار تقطیر، محلول داخل ظرف به حجم ۵۰۰سی سی رسانده‌شد. بعد از آن برای تهیه‌ی محلول‌های با ppm کمتر، از‌این محلول استفاده‌شد. با توجه به‌اینکه مقدار ppm100برای حذف خیلی غلظت بالایی بود و دستگاه اسپکتروفوتومتر توانایی تشخیص و اندازه‌گیری آن را نداشت و تفاوتی بین مقدادیرppm100 و ppm 50 را نمی‌توانست بیان کند، بنابرین ppmهای کمتر تهیه‌شدند تا کارآیی جاذب برروی آن‌ها بررسی شود. رنگ بریلیانت‌گرین به دلیل خاصیت کاتیونی که داشت بر روی سطوحی همچون شیشه می‌چسبید، به همین خاطر در تمام طول آزمایش برای جلوگیری از‌ایجاد خطا و حذف خطا، تمام شیشه‌ها و ظروفی که در تست‌ها استفاده می‌شدند، توسط اتانول خالص شستشو داده‌شد و بعد خشک گردید.
    سل‌های دستگاه اسپکتروسکوپ از ابزار بسیار حساس در طول آزمایش‌ها بودند که حتما بایستی شفاف نگه داشته می‌شدند، به همین خاطر شستشوی کامل سل‌ها طوری انجام شد که تمام دیواره‌های سل‌ها بویژه دو دیواره ای که در مسیر پرتو نوری تابیده‌شده از منبع نوری قرار می‌گرفتند کاملا تمیز و خشک شوند. برای تهیه‌ی محلول رنگ با غلظت ppm100، مقدار ۰.۰۵ گرم از رنگ بریلیانت‌گرین در داخل مقداری آب حل شده و پس از آن به حجم cc500 رسانده‌شد تا محلول ppm100حاصل شود. از آنجایی که از انحلال کامل رنگ بایستی اطمینان حاصل می‌شد، بنابراین محلول حاصل توسط مگنت‌های مغناطیسی به مدت ۲۰ دقیقه همزده‌شد. برای تهیه‌ی محلول‌های با غلظت کمتر، از محلول مادر مقادیر لازم برداشته‌شده و با استفاده از بالن ژوژهcc50 یا

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع صنایع غذایی، دی اکسید کربن، محیط زیست، ظرفیت جذب

    دسامبر 1, 2018

    مخروط میوه کاج
    [۴۷]
    ۹.۸۷
    خاک اره درخت راش(ممرز) سبز(نه خشک)
    [۴۸]
    ۹۵.۴
    فیبر هسته‌ی خرما
    [۴۹]
    ۱۶.۵۶
    سبوس گندم
    [۵۰]
    ۵.۸۷
    کربن مغز میوه‌ی کاج
    [۵۱]
    ۲۰.۶۲
    نارگیل فعال شده با گرمادهی
    [۵۲]
    ۱۸.۶
    پوره‌ی پرتغال
    [۵۳]
    ۱.۲۱
    ضایعات کاکائو
    [۵۴]
    ۲۹.۹۴
    خاک اره بلوط
    [۵۵]
    ۲۹.۵
    هسته‌ی خام میوه‌ی نارگیل
    شکل ۲- ۱. نمودار مربوط به جاذب‌های به کار رفته برای حذف رنگ متیلن بلو
    برای مقایسه‌ی بهتر و بررسی بهتر قابلیت جذب جاذب‌ها در‌این نوع جذب شکل۲-۲. ارائه می‌شود. برای تبدیل مواد اولیه به جاذب‌های مفید با قابلیت جذب بالا و تخلخل زیاد، محققان روش‌های زیادی را به کار برده‌اند ولی می‌توان رویه و روند کلی آن را به صورت شکل ۲-۳. نشان داد.
    جدول ۲- ۲. حداکثر جذب رنگ بریلیانت‌گرین توسط جاذب‌های ارزان قیمت در طبیعت و مواد پسماند کشاورزی
    مرجع
    ظرفیت جذب تک لایه(mg/g)
    جاذب
    [۳۳]
    ۲۵.۱۳
    خاکستر شلتوک برنج(سبوس برنج)
    [۵۶]
    ۱۱۶.۲۸
    خاکستر خاک اره‌ی باگاس
    [۲۱]
    ۵۲
    چوب دستی هندی
    [۵۷]
    ۹.۷
    گِل ساکلیکند
    [۵۸]
    ۶۰
    خاک اره‌ی پیش تیمار شده با سود
    [۵۹]
    ۱۷.۵۴
    هیدروژل پلی اکریلیک اسید
    [۶۰]
    ۶۵.۳
    ساکارومایسس سرویسیا
    [۶۱]
    ۶۵.۴۲
    کائولین
    [۶۲]
    ۳۸۴.۶
    آسپرژیلوس ونتی دریایی(استری شده با کربوکسیلیک اسید)
    [۶۲]
    ۳۷۰.۴
    آسپرژیلوس ونتی دریایی(متیلاسیون شده با آمین)
    [۶۲]
    ۳۱۲.۵
    آسپرژیلوس ونتی دریایی(ارتقاءیافته با زیست توده)
    [۶۳]
    ۱۲۵
    پودر برگ آشوکا
    می‌توان دید که برای فعالسازی شیمیایی از اسید فسفریک و نمک‌های بازی پتاسیم استفاده شده است.
    ۲-۴ روش‌های تبدیل مواد به جاذب کربنی
    روش‌های تبدیل مواد پسماند گیاهی به جاذب‌های کربنی متفاوت اند، و تنوع کارهای انجام شده نسبتا زیاد است. تقریبا روش‌هایی که برای تولید کربن فعال از پسماندها انجام شده، اکثراً نتیجه‌های بسیار خوبی از جذب و حذف رنگ‌ها از پساب بدست داده اند، جدول ۲-۳ . نمونه ای از روش‌های تبدیل مواد به جاذب‌های کربنی را نشان می‌دهد.
    شکل ۲- ۲. نمودار مقایسه‌ی قدرت جذب و حذف رنگ بریلیانت‌گرین توسط جاذب‌های مختلف ارزان قیمت کشاورزی(داده‌ها از تحقیقات زیر برگرفته شده اند:[۳۲, ۵۶, ۶۴, ۶۵]
    جدول ۲- ۳. خلاصه ای از روش‌های ساخت جاذب کربنی با فعال ساز‌های متفاوت[۱]
    شکل ۲- ۳. مراحل فعالسازی مواد برای تولید جاذب با تخلخل بالا [۱]
    ۲-۵ نانوبیوکامپوزیت سلولز باکتریایی/سیلیکا جایگزین سلولزهای گیاهی
    مواد نانو ساختار زیستی از قبیل پروتئین‌ها نقش زیادی در بدن جانوران و گیاهان برعهده دارند، برای مثال کاتالیست‌های زیستی که آنزیم نامیده می‌شوند، معمولاً پروتئین هستند. بنابراین در بدن جانداران نیز مواد نانوساختار حضور دارند و نقش‌ایفا می‌کنند. به عنوان نمونه می‌توان چند پروتئین را می‌توان نام برد:
    پروتئین هموگلوبین با وزن مولکولی ۶۸۰۰۰دالتون، از ۴پلی لیپید تشکیل شده است که هرکدام توالی با حدود۳۰۰ اسید آمینه دارند. هریک از‌این پلی پپدیت‌ها حاوی مولکول هِم۵۲ و نیز اتم آهنی است که به عنوان جایگاه اتصال مولکول اکسیژن به هموگلوبین برای انتقال به بافت‌های بدن به کار می‌رود. هر سلول قرمز خونی اریتروسیت حاوی تقریبا ۲۵۰ میلیون مولکول هموگلوبین است؛ بنابراین هر سلول قادر به حمل تقریبا یک میلیارد مولکول اکسیژن است.
    کرم ابریشم۵۳ از صفحات بتای پروتئین فیبروئین که بوسیله‌ی پیوندهای هیدروژنی به هم متصل شده‌اند ابریشم می‌سازد[۶۶]. رشته‌های صفحات تنگ چین و بسیار جهت دارند که‌این ویژگی به آن‌ها مقاومت کشسانی بالایی می‌بخشد. دنباله‌های اسیدآمینه ای آن ۴۶% گلایسن، ۲۶% آلانین، و ۱۲ درصد سرین۵۴ و توالی تکرار اصلی آن هگزاپپیدی ساخته شده اندو پروتئین‌هایی از‌این نوع باوزن مولکولی بین ۴۰ تا ۱۰۰ کیلودالتون از باکتری اشرشیا کُلی شکل گرفته‌اند.
    تقلید از طبیعت شامل مطالعه ساختارهای مصنوعی است که از ساختارهای موجود در سامانه‌های زیستی تقلید می‌کنند.‌این روش برای ساخت ساختار‌های مرتبه ای مشابه آنچه در طبیعت یافت می‌شود، از خودسامانی بزرگ مقیاس یا چند مولکولی استفاده می‌کند.‌این شیوه برای توسعه تکنینک‌های ساخت لایه‌های نازک اعمال می‌شود؛ به‌این صورت که همانند طبیعت، مواد یکی پس از دیگری جذب سطح می‌شوند تا همان طور که در ادامه توضیح داده می‌شود، به کانی‌سازی طبیعی سطوح منجر شود. فرآیند کانی‌سازی طبیعی شامل وارد‌کردن ترکیبات غیرآلی مانند آن‌هایی که حاوی کلسیم هستند به داخل بافت زنده‌ی نرم است تا آن را به شکلی سخت شده تبدیل کند. برای مثال استخوان حاوی تعداد زیادی بلور معدنی غیر آلی میله ای شکل با قطر نوعی ۵نانومتر و طولی در محدوده‌ی ۲۰ تا ۲۰۰نانومتر است[۶۶].
    پژوهشگران (ایرانی) به تازگی موفق به تهیه نانوبیوکامپوزیت سلولز باکتریایی/سیلیکا و معرفی آن به عنوان جایگزین مناسب سلولز گیاهی‌شده اند. سلولز باکتریایی به صورت مستقیم در صنایع سلولزی، صنایع غذایی، صنایع آرایشی بهداشتی و امور پزشکی و داروسازی استفاده می‌شود و نانوبیوکامپوزیت‌ها در تهیه و تولید لنزهای چشمی‌و صنایع الکترونیک (ساخت دیودنورافشان، دیود نورافشان ال ای دی۵۵. ونمایشگر کریستال مایع، نمایشگر کریستال مایع) کاربرد دارند[۶۷]. استفاده از نانو سلولزهای گیاهی برای حذف رنگ نیز برای اولین بار در‌این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. تا کاربرد جدیدی از نانو فیبرسلولز‌ها برای حذف رنگ بررسی گردند.
    ۲-۶ استفاده از جاذب‌های گیاهی و ارزان قیمت به جای جاذب‌های گران
    در تولید بسیاری از جاذب‌ها از سلولزو مواد اولیه گیاهی استفاده می‌شود. از ویژگی‌های سلولز گیاهی، می‌توان به قرار گرفتن سلولز گیاهی در شمار مواد‌ایزوتروپیک اشاره کرد که به علت درهم تنیدگی، سطح ویژه، استحکام و مدول بالا،‌این سلولز می‌تو‌اند به عنوان ماده زمینه (ماتریس) شناخته شود و خواص خود را در نانوبیوکامپوزیت بخوبی نشان دهد[۶۷].
    گروهی از عناصر شیمیایی شامل شکر، گلوکز، نشاسته، دکسترین و سلولز که شامل کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. معمولاً نسبت هیدروژن به اکسیژن در آنها، ? است. گلوکز و پلیمرهای آن (شامل نشاسته و سلولز) و اغلب‌ترکیبات شیمیایی آلی روی زمین را پلیمرهای کربوهیدراتی۵۶ تشکیل می‌دهند[۶۷, ۶۸]. با بررسی جاذب‌ها از نظر هزینه‌های تولید آن‌ها، می‌توان به شکل ۲-۴. دست پیدا کرد. همان طور که در شکل نشان داده شده است، هزینه‌های تولید چیتوسان و کربن تجاری از دیگر جاذب‌ها بالاتر است.
    شکل ۲- ۴. مقایسه هزینه‌ی تمام شده‌ی انواع جاذب‌ها
    فصل سوم: مواد و روش‌ها
    ۳-۱ جاذب به کار رفته برای جذب در‌این تحقیق
    ماده‌ی اولیه‌ی جاذب به کار رفته در‌این تحقیق خاکشیر می‌باشد. خاکِشیر (نام علمی‌دِسکوراینیا سوفیا۵۷) یا خاکِشی، گیاهی یکساله‌یا دوساله از تیره شب‌بویان است. خاکشیر در دشت و کوهستان می‌روید و بلندی ساقه آن تا یک متر نیز می‌رسد. پائین گیاه کرک دارست در حالیکه بالای آن بدون کرک می‌باشد. تخم‌این گیاه که همان خاکشیر است ریز و کمی‌دراز و معمولاً به دو رنگ وجود دارد یکی از آنها قرمز است که دارای طعم کمی‌تلخ است و دیگری برنگ قرمز تیره می‌باشد. در شکل‌های ۳-۱. و ۳-۲.‌این گیاه به صورت خشک و تازه روییده نشان داده شده‌است. نام انگلیسی‌این گیاه فلیکس وِلد۵۸می‌باشد.
    شکل ۳- ۱. ساقه‌های خشک شده‌ی گیاه در طبیعت
    شکل ۳- ۲. گیاه خاکشیر به صورت سبز،‌تر و قبل از خشک شدن در طبیعت
    ۳-۲ ترکیبات شیمیایی
    ‌ترکیبات شیمیایی موجود در خاکشیر عبارت است از:
    * تعدادی اسید چرب مانند اسیدلینوئیک، ‌اسیدلینولنیک، اسیداولئیک، ‌اسیدپالمتیک و اسیداستئاریک
    * اسانس روغن فرار که دارای مواد بنزیل و ایزوسیانات است.
    ۳-۳ فرمول شیمیایی آلاینده‌ی رنگی به کار رفته
    فرمول رنگ بریلیانت‌گرین به صورت C27H33N20HO4S59 می‌باشد و نام‌ایوپاک آن به صورت اشاره شده در پاورقی می‌باشد. یک رنگ کاتیونی است. از نظر ملزومات بهداشت،‌ایمنی و محیط زیست۶۰ می‌توان لوزی خطر را برای‌این رنگ در شکل ۳-۳. به عنوان مشخصات‌ایمنی در برگه‌ایمنی مشاهده کرد. طبق برگه‌ایمنی،‌این رنگ در دماهای بالاتر از ۲۰۰ درجه فارنهایت انفجار پذیر است. محصولات احتراق‌این رنگ منوکسید کربن و دی اکسید کربن و منوکسید نیتروژن و دی اکسید نیتروژن می‌باشد۶۱. از نظر استاندار سلامتی۶۲ جزو دسته مواد خطرناک است. از نظر واکنش پذیری پایدار می‌باشد(مربع رنگ زرد داخل لوزی‌ایمنی). جرم مولکولی آن gr/mol482.63 می‌باشد. سایر مشخصات رنگ در جدول ۳-۱. آورده شده است.
    شکل ۳- ۳. لوزی مشخصات‌ایمنی برای رنگ بریلیانت‌گرین (استاندار NFPA)
    جدول ۳- ۱. مشخصات رنگ بریلیانت‌گرین
    طول موج حداکثر
    فرمول
    جرم مولکولی
    دمای تخریب
    انحلال پذیری
    نوع رنگ
    ۶۲۴.۵
    C27H33N2.HO4S
    ۴۸۲.۶۴

    ۲۱۰ °C (تخریب)
    ۱۰۰ g/L at 20°C
    کاتیونی
    ۳-۴ شکل مولکولی
    شکل و ساختار مولکولی فضایی و دوبعدی مولکول‌این رنگ به صورت شکل ۳-۴ است.
    شکل ۳- ۴. ساختار شیمیایی رنگ بریلیانت‌گرین[۶۹].
    ۳-۵ نانو فیبر سلولز
    نانوپلیمرهای زیستی نظیر نانوسلولز کاملا زیست پایه، کاملا زیست تخریب‌پذیر، تجدیدشونده، دارای خواص مقاومتی و نفوذناپذیری بالا(بعد از خشک شدن) و دارای مواد اولیه ارزان و فراوان هستند. بر پایه‌این ویژگی‌ها،‌این نانوپلیمرها کاربردهای متنوعی نظیر کاغذسازی، نانوکامپوزیت، زیست پزشکی، پزشکی، صنایع غذایی و بسته بندی، صنایع نساجی، داروسازی، وسایل ورزشی، خودرو، هوافضا، صنایع دفاع و غیره دارند. با توجه به کاربرد‌های متنوع، از‌این مواد برای بررسی کاربرد جدیدی از‌این ماده جهت بررسی حذف رنگ توسط سلولز خالص بهره برده‌شد، و به دلیل مشاهده‌ی مناسب بودن حذف برخی رنگ‌های کاتیونی از نانو سلولز-همی‌سلولز-لیگنین تولید شده از گیاه خاکشیر نیز بهره برده‌شد. نانوفیبرسلولز با روش بالا به پایین سوپرآسیاب دیسکی از طیف وسیعی از مواد اولیه نظیر چوب، ضایعات چوبی، ضایعات کشاورزی و سایر منابع قابل تولید است. توزیع قطری نانوفیبرهای سلولزی تولید شده در محدوده ۵ تا ۸۰ نانومتر و با متوسط قطری حدود ۳۰ نانومتر است. در شکل ۳-۵. محصول نانو فیبر سلولز نشان داده‌شده که از فیبر سلولز بدست آمده‌است. توزیع ذرات‌این نانوژل بدست آمده در شکل ۳-۶. نشان داده‌شده‌است.
    نانوفیبر سلولز به دلیل داشتن الیاف فوق العاده باریک، زمانی که عملیات فیلتراسیون انجام می‌شود، همانند

    No category

    پایان نامه ارشد رایگان با موضوع اکسیداسیون، محصولات کشاورزی، جوامع انسانی، مزایا و معایب

    دسامبر 1, 2018

    ی در آمریکا به‌این نتیجه رسیده‌اند که هر لیوانی که شهروندان می‌نوشند داروخانه ای است که شامل داروهای ضد افسردگی، ضدبارداری، و مواد خطرناک دیگر است، آلودگی رنگ‌ها و فلزات سنگین نیز به‌این مورد اضافه می‌شود که باعث می‌شود تنها آب‌های دارای اطمینان، آب چشمه‌های نزدیک قله‌ی کوه‌ها باشد. مشکلاتی که انسان در راه دستیابی به تکنولوژی و به دنبال آن رفاه بیشتر برای خود به وجود آورده باعث شده به راهی سوق پیدا کند که امروزه مواد خطرناک بیشماری زندگی او را مورد تهدید قرار دهد و با‌این کار محیط‌‌زیست را تخریب نموده است. با توجه به گسترش صنایع و توسعه‌ی کشاورزی نوین و‌ایجاد پسابهای صنعتی و غیر صنعتی و کشاورزی و نظر به اثرات مخرب و خطرناک مواد آلاینده موجود در‌این پسآب‌ها بر سلامتی انسان و تهدیداتی که برای آلودگی آب و خاک دارند، لذا مطالعات گسترده ای در زمینه کاهش و حذف‌این عناصر از پسآب‌ها قبل از ورود به محیط‌‌زیست صورت گرفته‌و روش‌های زیادی پیشنهاد شده‌است. یکی از‌این روشها جذب سطحی می‌باشد که هزینه‌ی پایین و بازدهی بالایی را از خود نشان داده‌است. هدف اصلی‌این تحقیق تهیه جاذب ارزان قیمت از بقایای گیاهان وبررسی خواص آن در ابعاد نانو و بررسی روش‌های بهینه سازی فرآیند جذب با‌این جاذب تهیه‌شده جهت تصفیه آبها میباشد. لذا دستیابی به دانش و فناوری تصفیه پساب‌های صنعتی با استفاده از جاذب‌های نانوساختار، ارزان، و افزایش بازدهی و بهره دهی فرایند، هدف اصلی واساسی‌این طرح تحقیقاتی است که امید است در خودکفایی علمی‌و پیشرفت کشور عزیزمان گامی‌بسیار مهم و اساسی باشد. انشاءالله
    فصل دوم: مروری بر سوابق مطالعاتی و پژوهشی
    ۲-۱ مروری بر تحقیقات انجام شده در حذف آلاینده، بخصوص رنگ‌ها از محیط‌های آبی
    تخلیه پساب‌های صنعتی حاوی آلاینده‌های مختلف، باعث آلودگی محیط زیست و‌ایجاد اختلال در اکوسیستم و محیط‌زیست گونه‌های مختلف جانوری گردیده است. علاوه بر آن از طریق مواد غذایی دریایی و محصولات کشاورزی که با‌اینگونه پساب‌ها آبیاری می‌شوند، سلامت و بهداشت عمومی‌جوامع انسانی به طور جدی مورد تهدید و خطر قرار گرفته‌است[۲۹].
    بیشتر تحقیقات اخیر نشان‌دهنده گسترش زیاد در حذف رنگ‌های مصنوعی از آب‌ها و پساب‌ها بوده‌است. روش‌های مختلفی به کار رفته‌اند که از آن جمله می‌توان به مواردی همچون جذب بر روی انواع مختلف جاذب‌ها، تخریب شیمیایی توسط اکسیداسیون، تخریب نوری، میکروبی، به کار بردن لجن فعال اشاره کرد[۳۰].
    مزایا و معایب هرکدام از‌این روش‌ها در منابع مختلف بررسی و بحث شده‌است. تحقیقات گسترده ای درباره‌ی حذف رنگ‌ها و فلزات سنگین از پساب‌های مخلتف انجام شده‌است که‌این امر حاکی از گسترش کاربرد دانش جذب سطحی و روش‌های جذب و حذف آلاینده‌ها در‌این راستا می‌باشد[۳۱]. از انواع دیگر روش‌های جذب رنگ از پساب می‌توان روش‌های رسوب گذاری، تکنولوژی فیلتراسیون، فرآیندهای شیمیایی، اکسیداسیون، روش‌های الکتروشیمیایی، فرآیندهای پیشرفته‌ی اکسیداسیون، فرآیندهای بیولوژیکی و روش‌های دیگر اشاره کرد[۱].
    از رنگ‌های آلوده کننده ای که در منابع مختلف برای حذف مورد بررسی قرار گرفته‌‌اند می‌توان به رنگ‌های آنیونی و کاتیونی و خنثی اشاره کرد.‌این رنگ‌ها بیشترین مواردی بوده‌‌اند که تحقیقات درباره‌ی آن‌ها انجام شده‌است. تقریبا بیشتر کارهای انجام شده در حذف رنگ‌های کاتیونی از پساب‌های مختلف توسط نقاشی و همکارانش [۳۲]
    بحث و بررسی و ارائه شده‌است. وِنکات و همکارانش[۳۳] از خاکستر ساقه‌ی برنج برای حذف رنگ سبز براق۴۷ استفاده کرده اند. خاکستر ساقه‌ی برنج، از پسماندهای کشاورزی محسوب می‌شود که به وفور در مزارع و شالیزارهای کشاورزی بعد از برداشت محصولات، برجا می‌مانند. خاکستر استفاده شده، خود، حاصل سوزاندن پسماندهای کشاورزی در کوره‌های به کار رفته برای‌این منظور است.
    ۲-۲ انواع جاذب‌ها
    جاذب‌هایی را که برای حذف رنگ به کار رفته‌اند از نظر منشأ پیدایش می‌توان به دو گونه‌ی جاذب تقسیم بندی کرد،
    * جاذب‌های طبیعی
    * جاذب‌های سنتزی
    گونه‌ی اول که جاذب‌های طبیعی می‌باشند، به طور عمده در طبیعت وجود دارند، به عنوان مثال جاذب‌هایی که از جانداران زنده، همچون آرتمیا و یا گیاهان مستقیما بدست می‌آید. معمولا‌این نوع جاذب‌ها از بقایای پوسته و یا اجزای بدن آن‌ها همچون استخوان‌ها و مو و پوست بدن بدست می‌آیند، به عنوان مثال کیتوسان نوعی پلیمر زیستی است که از پوست سخت کیتینی موجوداتی همچون آرتمیا بدست می‌آید۴۸. جاذب‌های سنتزی، به گونه ای از جاذب‌ها گفته می‌شود که مواد اولیه به کار رفته در آن‌ها شیمیایی بوده و از جانداران زنده بدست نمی‌آیند. در ادامه به تحقیق‌هایی که در استفاده از‌این دو نوع جاذب‌ها انجام شده پرداخته شده‌است.
    ۲-۲-۱ استفاده از جاذب‌های سنتزی
    جاذب‌های غیر طبیعی و سنتزی به نوعی از جاذب‌ها گفته می‌شود که مواد اولیه‌ی آن‌ها از ابتدای تهیه‌ی جاذب از مواد مصنوعی همچون مواد پلیمری سنتز شده و یا کامپوزیت‌های غیر طبیعی، ساخته شوند و مواد مصنوعی منشأ اصلی آن‌ها ‌باشند.‌این جاذب‌ها از نظر اقتصادی اغلب هزینه‌ی بالایی داشته و در برخی از موارد نظر داشمندان را به خاطر سرعت جذب و قابلیت جذب انتخابی، به خود جلب کرده اند. جِنگ شیو وو و همکارانش [۳۴] توانسته‌اند با استفاده از غشاء‌های تبادله کننده‌ی کاتیونی، رنگ بنفش متیل ۲B را از محیط آبی حذف کنند.‌این غشاء با گروه اسید سولفونیک قابلیت عبور ۹.۶-۳۱ میکرواکی والان بر سطح دیسکی با شعاع ۴۷ میلی متری راداشته و غشاء دوم با گروه‌های فسفات، قابلیت تبادله‌ی ۳۱۲ اکی والان بر دیسک با ابعاد ۴۷ میلی متر را داشته است. زئولیت سنتزی، یکی دیگر از جاذب‌هایی است که در حذف رنگ‌های بازی همچون متیلن بلو۴۹ به کار برده شده است، شائوبین وانگ و همکارانش[۳۵] در تحقیق خود به بررسی بازفعال‌سازی جاذب زئولیتی خود توسط روش‌های فیزیکی و شیمیایی پرداخته اند.
    آن‌ها توانستند با قرار دادن جاذب در محیطی به مدت ۱ساعت با دمای ۵۴۰ درجه سلسیوس، تا ۶۰% قابلیت جذب را بازیابی کنند. جی گویجوان و همکارانش [۳۶]در تحقیق خود با استفاده از پیوند کیتوسان و آلومینا، از آن به عنوان جاذب هیبریدی برای جذب مس(II) استفاده کرده اند. نیاز محمد محمودی و همکارانش[۳۷] با سنتز کوپلیمر PAC‌، کارآیی آن را برای حذف رنگ مورد ارزیابی قرار داده اند. رنگ‌های قرمز ۳۱، قرمز۸۰ و آبی اسید۲۵ برای مدل استفاده کرده‌اند و مقدار حذفی برابر با mg/g3400، mg/g 3448 و mg/g3500 را به‌ترتیب برای رنگ‌های با کد ۳۱، ۸۰ و ۲۵ بدست‌آورده‌اند. نتایج کارشان مشخص کرد که PACبه عنوان جاذب پلیمری، قابلیت بالایی از جذب را از خود نشان می‌دهد.
    ۲-۲-۲ استفاده از جاذب‌های طبیعی
    جاذب‌های طبیعی به دلیل فراوانی در طبیعت و قابلیت جذب خوب و راحتی در ارتقاء، توجه بسیاری از متخصصین امر را به خود جلب کرده است. بسیاری از محصولات کشاورزی و پسماندهای گیاهی و جانوری از قبیل برگ‌ها و دانه‌ها و هسته‌ها و پوست میوه‌ها و استخوان و برخی اجزای حیوانات براحتی و به وفور در طبیعت تولید می‌شوند و به دلیل قابلیت بازیافت و بازگشت به چرخه‌ی اکوسیستم در مورد‌این مواد، استفاده از آن‌ها به عنوان جاذب بسیار راحت‌تر و سودمند‌تر شده و مورد توجه واقع شده اند.
    از جمله جاذب‌های طبیعی به کار رفته توسط محققین، می‌توان به استفاده از خاکستر سبوس برنج۵۰ [۳۳] کربن حاصل از هسته‌ی تمر هندی[۳۸] و خاکستر سبوس که توسط بنتونیت فعال شده[۳۹] و نوعی جاندار مهره دار۵۱[۴۰]‌، استفاده از چوب خام درخت کاج[۴۱] و چوب بهبود یافته با اسید[۴۱] ویا استفاده از دانه‌های جوجوبا [۴۲] از جمله جاذب‌هایی هستند که توسط محققان مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. به طور معمول جاذب‌های بیشتری برای حذف رنگ‌های کاتیونی وجود دارد زیرا به نظر می‌رسد‌این گونه از رنگ‌ها به دلیل داشتن بار مثبت روی اتم نیتروژن تمایل زیادی به چسبیدن به سطوح دارای بار منفی را دارند، به همین خاطر در مقوله‌های مربوط به رنگ همچون نساجی، رنگرزی توسط‌این نوع رنگ‌ها راحت‌تر انجام می‌گیرد. علاوه بر جاذب‌های ذکر شده، تعداد زیادی جاذب نیز وجود دارند که در‌اینجا به توصیف برخی از تحقیق‌هایی که برای حذف مواد رنگی انجام یافته‌اند می‌پردازیم.
    ۲-۳ حذف رنگ‌های کاتیونی و آنیونی
    پرز گرِگوریا و همکارانش[۴۳] برای حذف رنگ متیلن بلو و وِنکات و همکارانش[۳۳] برای حذف رنگ بریلیانت‌گرین از خاکستر سبوس برنج استفاده کرده اند. سارا داوود و همکارانش [۴۱] برای حذف قرمز کنگو از کاج خام به عنوان جاذب استفاده کرده‌اند و فرآیند بهینه‌ی مربوط به آن را نیز ارئه داده اند. برای حذف مواد رنگی آنیونی از محیط‌های آبی نیز کارهایی انجام شده‌ که می‌توان به استفاده از زئولیت طبیعی ارتقاء یافته اشاره کرد که توسط ارول آلور و عایشه گل متین[۴۴] انجام یافته است. همچنین مخلوط آلومینیم هیدروکسید و منیزیم هیدورکسید برای حذف رنگ قرمز روشن رآکتیو توسط یو جیانگ لی و همکارانش استفاده شده اند[۴۵].
    برای بدست‌آوردن کربن فعال دو روش عمده وجود دارد که شامل روش‌های فیزیکی و شیمیایی است. [۱]مروری بر کارهای گذشته نشان می‌دهد که‌این دو روش در مرحله‌ی دمای فعالسازی و افزودنی‌هایی که در مرحله‌ی پیش اختلاط به جاذب‌ها اضافه می‌شوند اختلاف دارند.
    برخی از جاذب‌های به کار رفته جهت حذف رنگ و روش فعاسازی هر کدام در جدول ۲-۱. و جدول ۲-۲. مرتب شده‌اند تا مقایسه آنها راحت‌تر باشد. برای مقایسه‌ی قدرت جذب جاذب‌ها، از پارامتری به نام Q0 استفاده می‌شود که نشان دهنده‌ی میزان حداکثر جذب تک لایه جاذب‌های به کار رفته است، برای بررسی بهتر قابلیت جذب جاذب‌ها، جدول ۲-۱. به صورت شکل ۲-۱. ارائه شده‌است.
    برای رنگ بریلیانت‌گرین که در تحقیق حاضر حذف آن بررسی شده، همچون رنگ متیلن بلو محققان کارهای مختلفی انجام داده اند، در جدول ۲-۲. انواع جاذب‌های به کار رفته به همراه حداکثر ظرفیت هر جاذب نشان داده شده است. برای مقایسه‌ی بهتر جاذب شکل میله ای مربوط به جدول رسم گردیده است. همانطور که از شکل ۲-۲ می‌توان استنباط کرد، قدرت جذب برای جاذب‌های بدست آمده از فیبر هسته‌ی خرما و زیست توده حاصل از مخروط میوه‌ی کاج از همه بیشتر می‌باشد.
    جدول ۲- ۱. حداکثر جذب رنگ متیلن بلو توسط جاذب‌های ارزان قیمت و پسماند کشاورزی
    مراجع
    ظرفیت جذب تک لایه (mg/g)
    جاذب
    [۴۶]
    ۴۰
    برگ درختان کاج
    [۴۱]
    ۱۰۹.۸۹
    زیست توده‌ی حاصل از

    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