بررسی آزمایشگاهی و مدلسازی حذف نیکل از پساب مصنوعی با جاذب شلتوک برنج اصلاح شده در رآکتور پیوسته به

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد

چکيده

روش جذب سطحی از روشهای موثر در حذف فلزات و از جمله فلز نیکل می باشد. در این تحقیق از شلتوک برنج اصلاح شده بازی به عنوان ماده جاذب استفاده شده است. از آنجا که این جاذب ماده ای طبیعی با سطح تماس بالا می باشد، علاوه بر توانایی بالا در جذب فلز، ارزان قیمت و در دسترس است و عملیات جذب را مقرون به صرفه می نماید. همچنین آزمایشات به صورت سیستم پیوسته ستون جهت حذف فلز انجام شده است.

به منظور بررسی اثرات و بهینه سازی پارامتر های موثر بر راندمان جذب شامل ارتفاع جاذب، دبی ورودی به ستون و غلظت اولیه نیکل، طرح آزمایش با استفاده از روش سطح پاسخ و با به کارگیری طرح آزمایش مرکب مرکزی انجام گرفت. نتایج حاصل از انجام آزمایشها توسط نرم افزار Design Expert آنالیز و تحلیل شد و مناسب ترین مدل به منظور رسم منحنی های سطح پاسخ که روش مرتبه دوم بوده است مشخص گردید. همچنین از مدلهای تجربی Adam-Bohart و توماس به منظور تطبیق نتایج آزمایشها استفاده گردید. بر اساس نتایج بدست آمده ارتفاع جاذب بیشترین اثر را بر راندمان جذب داشته و با تاثیر مثبت وارد می گردد. دو فاکتور دبی و غلظت ورودی نیکل اثرات کمتری بر جذب داشته و با افزایش هر یک از آنها راندمان کاهش می یابد. همچنین بالاترین بازدهی جذب برابر 8/69 % و بیشترین ظرفیت جذبی ستون برابر 33/16 میلی گرم نیکل در واحد جرم جاذب بوده است.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1- مقدمه....................................................................................................................................................... 2

1-1- کلیات................................................................................................................................................... 2

1-2- ضرورت انجام تحقیق........................................................................................................................ 4

1-3- اهداف تحقیق..................................................................................................................................... 6

1-4- نوآوری تحقیق.................................................................................................................................... 6

1-5- ساختار پایان نامه............................................................................................................................... 7

2- پیشینه و تئوری تحقیق.......................................................................................................................9

2-1- مقدمه.................................................................................................................................................. 9

2-2- پیشینه تحقیق................................................................................................................................... 9

2-2-1- انواع جاذب.....................................................................................................................................9

2-2-1-1- پوسته برنج................................................................................................................................9

2-2-1-2- کربن فعال..............................................................................................................................11

2-2-1-3- پوسته گردو............................................................................................................................12

2-2-1-4- خاک اره..................................................................................................................................12

2-2-1-5- نانو ذرات کربنی....................................................................................................................13

عنوان صفحه

2-2-1-6- سایر جاذب ها........................................................................................................................14

2-2-2- انجام آزمایشات با استفاده از سیستم ستون........................................................................15

2-2-3- استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) در مدلسازی آزمایش..........................................16

2-2-4- انجام آزمایشات با استفاده از سیستم ستون و مدلسازی توسط روش RSM............18

2-3- تئوری تحقیق...................................................................................................................................18

2-3-1- روش سطح پاسخ(RSM)..................................................................................................... 18

2-3-1-1-روش شناسی سطح پاسخ.....................................................................................................18

2-3-1-2- طرحهای آزمایشی برای برازانیدن سطح های پاسخ.....................................................20

2-3-1-3- انواع طرح های سطح پاسخ................................................................................................21

2-3-1-4- طرح های مرکب مرکزی (CCD).................................................................................. 24

2-3-2- تئوری جذب سطحی................................................................................................................27

2-3-2-1- ایزوترم جذب پایه.................................................................................................................29

2-3-2-2- مدل های تجربی برای مدلسازی نتایج آزمایشها...........................................................31

2-3-2-2-1- مدل Adam-Bohart.................................................................................................31

2-3-2-2-2- مدل توماس......................................................................................................................32

2-4-جمع بندی....................................................................................................................................33

3- مواد و روشها ........................................................................................................................................35

3-1- مقدمه............................................................................................................................................35

3-2- مواد مورد استفاده.......................................................................................................................35

3-2-1- جاذب مورد استفاده: شلتوک برنج اصلاح شده بازی.......................................................35

3-2-2- فاضلاب مصنوعی حاوی فلز سنگین.....................................................................................36

3-2-3- سایر مواد مورد استفاده............................................................................................................36

3-3- دستگاههای مورد استفاده.........................................................................................................37

3-4- روشهای مورد استفاده................................................................................................................37

عنوان صفحه

3-4-1- آماده سازی ستون.....................................................................................................................37

3-4-2- طراحی آزمایشها به کمک روش RSM..............................................................................39

3-4-3- روش تعیین بازدهی جذب در هر آزمایش...........................................................................41

3-4-4- روش انجام آزمایش غیر پیوسته.............................................................................................43

4- نتایج .......................................................................................................................................................46

4-1-مقدمه.............................................................................................................................................46

4-2- نتایج آزمایش های غیر پیوسته...............................................................................................46

4-3- نتایج آزمایش های انجام شده بر مبنای روش سطح پاسخ به منظور بررسی عوامل موثر بر بازدهی جذب فلز سنگین.................................................................................................................49

4-4- تحلیل نتایج.................................................................................................................................52

4-4-1- تحلیل واریانس...........................................................................................................................68

4-4-1-1- تحلیل واریانس مدل چند جمله ای مرتبه دوم..............................................................68

4-4-1-2- تحلیل واریانس مدل خطی.................................................................................................72

4-4-2- تعیین بهترین رابطه.................................................................................................................74

4-5- ترکیبات مختلف پارامتر ها در اهداف تعیین شده مجموعه آزمایش ها............................79

4-6- تطبیق نتایج بدست آمده از آزمایش های پیوسته با مدل های تجربی.............................81

5- نتیجه گیری و پیشنهادات ................................................................................................................85

5-1- نتیجه گیری.................................................................................................................................85