Ranjan et al. (2009)
پوسته برنج خام
آرسنیک
۱۴۷/۰
Ye et al. (2010-a)
پوسته برنج خام
کروم
۹۶/۷۳
Ye et al. (2010-b)
پوسته برنج اصلاح شده
کروم
۹۴/۱۲۵
۲-۲-۱-۲- کربن فعال
کربن فعال از مواد حاوی کربن مانند ضایعات کشاورزی و باقیمانده میوه ها و مواد غذایی، پوست بادام، نارگیل، فندق و گردو، هسته زردآلو و هلو و خرما، چوب، زغال سنگ و غیره تولید می شود. از آنجا که این ماده به عنوان یکی از موثر ترین جاذب ها به کار گرفته شده است، در زیر به پاره ای از تحقیقاتی که در این زمینه انجام گرفته است اشاره می شود.
در سال ۲۰۰۳ تحقیقی انجام شد که در آن از پوست بادام، دو نوع کربن فعال اصلاح شده تولید شده و برای حذف نیکل مورد استفاده قرار گرفت. جهت کربونیزه شدن کربن فعال نوع اول از کوره ای با دماهای مختلف از ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد و تحت فشار اتمسفر نیتروژنی به مدت ۱ ساعت استفاده شده و سپس فعالسازی به مدت ۱ ساعت و توسط گاز دی اکسید کربن بر روی آن انجام گرفت. کربن نوع دوم به روش شیمیایی فعالسازی شد به این طریق که به مدت ۶ ساعت و بوسیله ۱۰% H2SO4 شستشو شده و سپس به مدت ۱ ساعت در دماهای مختلف و در محیط نیتروژنی کربونیزه گردید. بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق کربن فعال نوع دوم برای حذف نیکل موثرتر است (Hasar, 2003).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
Kikuchi و همکارانش در سال ۲۰۰۶ تحقیقی انجام دادند که در آن اثر بارگذاری اکسید منگنز بر روی کربن فعال برای جذب سرب از محلولهای آبی مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت این جاذب با کربن فعال اکسید شده و ذرات اکسید منگنز مقایسه گردید. نتایج این آزمایش نشان دادند که بارگذاری توط هر دو اکسید منگنز و کربن فعال اکسید شده فرایند جذب فلزات سنگین را بهبود می بخشد. اکسید منگنز بارگذاری شده بر روی کربن فعال برای جذب سرب موثر تر بود و این در حالی است که تنها بخشی از گروه های فعال سطحی موجود در ذرات اکسید منگنز و کربن فعال اکسید شده در فرایند جذب موثر بوده اند (Kikuchi et al., 2006).
Fierro و همکارانش در سال ۲۰۰۹ جهت افزایش مقدار آهن بارگذاری شده بر روی کربن فعال از هیدرولیز تحت فشار کلرید فریک استفاده نمودند. در این راستا، مقدار آهن به صورت خطی با افزایش زمان هیدرولیز افزایش یافت و پس از ۲۴ ساعت کربن فعالی با ۴/۹% وزنی آهن بدست آمد. بر اساس نتایج بدست آمده، افزایش مقدار آهن موجب بهبود پارامترهای بافتی جاذب نشده است. کربن فعال معمولی تنها ۱۴% از آرسنیک موجود در آب زیر زمینی را حذف می کند و این در حالی است که درصد حذف برای کربنی که تحت ۶ ساعت هیدرولیز تحت فشار کلرید فریک قرار گرفته بود، ۹۴% بود. قرار دادن کربن ها تحت هیدرولیز در مدت زمان طولانی، موجب تشکیل توده هایی از نانو ذرات آهن بر روی سطح شده و بازدهی را کاهش می دهد (Fierro et al., 2009).
۲-۲-۱-۳- پوسته گردو
بیات در سال ۱۳۸۵ تحقیقی انجام داد که در آن از کربن های تهیه شده از پوست گردو و بادام برای حذف یون کادمیوم از محلول های آبی استفاده گردید. بر اساس نتایج بدست آمده، pH بهینه جهت حذف بیشترین مقدار کادمیوم به میزان ۹۱% برابر ۷-۵/۶ گزارش شده است (بیات، ۱۳۸۵).
در سال ۱۳۸۷ تحقیقی انجام شد و موثر بودن کربن پوسته گردو و پوسته برنج در دو مرحله پیوسته و ناپیوسته برای حذف نیکل و روی از فاضلاب های مصنوعی و واقعی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس آزمایش های ناپیوسته، غلظت اولیه برابر ۱۰ میلی گرم و زمان تماس بهینه برای هر دو جاذب برابر ۶۰ دقیقه بوده است. همچنین pH اولیه بهینه برای حذف نیکل کربن پوست گردو و پوست برنج به ترتیب برابر ۴/۵ و ۴۵/۳ و برای فلز روی برابر ۵ و ۳ بوده است. بر اساس نتایج بدست آمده از این آزمایش با افزایش زمان تماس، غلظت اولیه جاذب و pH راندمان جذب افزایش و با افزایش دما راندمان کاهش می یابد. همچنین بیشترین راندمان جذب روی توسط پوسته گردو و پوسته برنج به ترتیب ۵۶/۹۳% و ۹۹% و برای فلز نیکل برابر ۸/۶۰% و ۳۸/۹۸% می باشد (چمانچی، ۱۳۸۷).
۲-۲-۱-۴- خاک اره
در تحقیقی که در سال ۲۰۰۵ توسط Shukla و همکارانش بر روی جذب فلز نیکل از محلول های آبی بر روی خاک اره چوب افرا انجام شد، غلظت اولیه یون فلزی، مقدار جاذب و pH محلول به عنوان مهمترین پارامترهای تاثیر گذار بر جذب معرفی گردیدند. در این تحقیق بیشترین درصد حذف فلز پس از گذشت مدت زمان تقریبا ۱ ساعت و در pH برابر ۹ بدست آمده و تعویض یونی به عنوان مکانیزم غالب جذب معرفی گردیده است. این در حالی است که این آزمایش با ۱، ۳، ۵ و ۱۰ میلی گرم در لیتر نیکل و ۵۰-۱۰ گرم در لیتر جاذب انجام شده است (Shukla et al., 2005).
Taty-Costodesو همکارانش در سال ۲۰۰۵ آزمایشهایی پیوسته به منظور بررسی جذب فلز سرب بر روی خاک اره انجام دادند که در این آزمایشها از ستونی به قطر ۱۰ و ارتفاع ۱۰۰ سانتی متر استفاده نمودند. همچنین این آزمایشها در دمای ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتیگراد (دمای آزمایشگاه) و pH5/5 انجام شدند. نتایج این آزمایشها نشان دادند که این سیستم توانایی جذب سرب به مقدار ۲ گرم در ۱ کیلوگرم جاذب را با بازدهی ۹۹% دارا می باشد (Taty-Costodes et al., 2005).
پروین نیا (۱۳۸۷) کارایی خاک اره و براده آهن صفر ظرفیتی را بعنوان لایه های نفوذپذیر فعال، برای استفاده در تصفیه سیلابهای شهری آلوده به فلزات سنگین که شامل فلز آهن با محدوده غلظت کل ۶/۹-۱/۰ میلی گرم در لیتر و روی با محدوده غلظت کل ۷/۲-۰۰۱/۰ میلی گرم در لیتر بود، مورد بررسی قرار داد. او در این تحقیق نشان داد که این لایه ها قادرند با بهره گرفتن از جذب سطحی فیزیکی، ترسیب شیمیایی و تعویض یونی فلزات سنگین را از سیلابهای شهری حذف نمایند (پروین نیا، ۱۳۸۷).
۲-۲-۱-۵- نانو ذرات کربنی
Li و همکارانش در سال ۲۰۰۵ ترمودینامیک و سینتتیک جذب Pb2+ بر روی نانو لوله های کربنی را به منظور تعیین پارامترهای ترمودینامیکی و دستیابی به معادله سرعت جذب و ارزیابی ظرفیت استفاده مجدد از نانو لوله های کربنی در تصفیه فاضلاب مورد بررسی قرار دادند. با توجه به نتایج بدست آمده، ظرفیت جذب Pb2+ با افزایش دما افزایش می یابد. همچنین بازدهی جداسازی این یونها از جاذب با کاهش pH محلول توسط اسید نیتریک یا اسید هیدروکلریک، به مقدار چشمگیری افزایش می یابد به طوری که در pH 2 تقریبا به ۱۰۰ درصد رسید (Li et al., 2005).
سعادت (۱۳۹۱) کارایی شلتوک برنج و پوست گردوی طبیعی و اصلاح شده به روش های مختلف برای حذف یونهای فلزی سرب و نیکل را مورد مقایسه قرار داد. سپس با انتخاب جاذب بهینه از بین جاذب های مطالعه شده و ترکیب آن با نانو ذرات کربنی تک دیواره، نانو جاذب ترکیبی جدیدی به دست آورد. این جاذب جدید نسبت به سایر جاذب ها قابلیت بیشتری برای حذف یونهای سرب و نیکل از خود نشان داد. بیشترین ظرفیت جذب این جاذب برای یونهای سرب و نیکل به ترتیب ۱۸/۱۸۵ و ۱۹/۴۲ میلی گرم در گرم جاذب بدست آمد (سعادت، ۱۳۹۱).
۲-۲-۱-۶- سایر جاذب ها
Ajmal و همکارانش (۲۰۰۰) از پوست پرتقال برای حذف نیکل از فاضلاب آبکاری فلزی الکتریکی استفاده کردند. نتایج بدست آمده نشان داد که مقدار جاذب، غلظت اولیه فلز، pH و دما بر فرایند جذب تاثیرگذارند. بیشترین راندمان جذب در غلظت اولیه ۵۰ میلی گرم در لیتر، دمای ۵۰ درجه سانتیگراد و pH 6 برابر ۹۶% بوده است (Bhatnagar & Sillanpaa, 2010).
Ahluwalia و Goyal (2005) تفاله های برگ چای را برای حذف سرب، آهن، روی و نیکل از آب به کار بردند. ترتیب جذب برای محلولهای حاوی ۵ تا ۱۰۰ میلی گرم در لیتر یون فلزی Pb>Fe>Zn>Ni گزارش شده است (Bhatnagar & Sillanpaa, 2010).
Salamatinia و همکارانش (۲۰۰۸) تحقیقی انجام دادند و در آن مدلسازی فرایند جذب پیوسته مس و روی در یک ستون با بستر ثابت حاوی روغن اصلاح شده برگ نخل را مورد مطالعه قرار دادند. آزمایش های پیوسته در این تحقیق با دبی های مختلف معادل با در نظر گرفتن زمان های تماس ۶، ۱۲ و ۱۸ دقیقه انجام شد. داده های آزمایشگاهی بدست آمده از این تحقیق با مدل های مختلفی مثل Adam-Bohart، Wolborska، توماس و Yoon & Nelson تطابق داده شد و بر اساس نتایج بهترین تطابق با مدل Adam-Bohart حاصل شده است (Salamatinia et al., 2008).
۲-۲-۲- انجام آزمایشات با بهره گرفتن از سیستم ستون
نتایج ناشی از تحقیقی که توسط Chiang و همکارانش در سال ۲۰۰۲ بر روی جذب با بهره گرفتن از کربن فعال دانه ای و با بهره گرفتن از سیستم ستون انجام شد، نشان داد که ضریب موثر انتشار از ۶-۱۰ * ۶۵/۰ تا ۶-۱۰*۴/۷ سانتی متر مربع بر ثانیه برای H2S در غلظت های ppmv 300-20 در ۲۳ درجه سانتی گراد برای هر دو کربن فعال خالص (FAC) و کربن فعال اشباع شده قابل احیا (IRAC) می باشد. قابلیت انتشار موثر کربن فعال اشباع شده قابل احیا تقریبا ۲ برابر بیشتر از کربن فعال خالص بود. از منحنی سینتیک کربن فعال دانه ای و یک روش تبدیل با مقیاس زمانی برای پیش بینی منحنی شکست[۱] و ظرفیت جذب در سیستم ستون استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده، سیسم جذب در کربن فعال دانه ای منحنی موفقیت را به صورت موثرتری نسبت به سیستم ستون اندازه گیری کرد (Chiang et al., 2002).
در سال ۲۰۰۳ تحقیقی انجام شد که در آن ظرفیت و عملکرد ستون کوچک مقیاس، شامل ذرات بزرگ لجن هیدروکسید فلز با بهره گرفتن از mg/l 30 محلول C.I. Reactive Red ارزیابی شد. عمق بستر مورد مطالعه ۵/۲ تا ۲۰ سانتی متر و نرخ جریان ۱/۱، ۲/۲ و ۳/۳ میلی لیتر بر دقیقه بر سانتی متر مربع بوده است. در نقطه شکست، حجم شکست با افزایش عمق بستر یا کاهش نرخ جریان بر اساس یک افزایش در زمان تماس بستر خالی، افزایش یافت (Netpradit et al., 2003).
Quek و همکارانش (۲۰۰۷) تحقیقی انجام دادند که در آن میزان موثر بودن سیستم ستون که در آن از نوعی الیاف سخت و زبر که محصول فرعی صنعت نارگیل است، به عنوان جاذب برای حذف Pb2+ و Cu2+ از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت. متغیر ها در این سیستم شامل غلظت محلول فلزی، دبی و ارتفاع جاذب بود. همچنین از مدل two resistance film-pore diffusion (FPD) برای پیش بینی پروفایل های غلظت اعمال شد. با توجه به نتایج آزمایش این مدل برای پیش بینی سینتیک های ستون می تواند مورد استفاده قرار گیرد. ستون تحت تحقیق می تواند توسط یک ضریب انتشار موثر (Deff) در طول محدوده دبی و غلظت اولیه فلز تشریح گردد. مقادیر Deff برای ستون های الیاف/Pb و الیاف/Cu به ترتیب برابر ۵-۱۰*(۳۶/۰+۳/۱) و ۶-۱۰*(۰۳/۱+۲۴/۸) سانتی متر مربع بر ثانیه بوده است (Quek et al., 2007).
در تحقیقی که توسط Lua و همکارش در سال ۲۰۰۹ انجام شد رفتار جذب و دفع SO2 بر روی کربن فعال که از پوسته پسته ساخته شده به صورت تئوری و آزمایشگاهی در یک سیستم ستون بررسی شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که زمان شکست [۲]ستون با افزایش غلظت اولیه، دبی و دما کاهش می یابد (Lua et al., 2009).
در سال ۲۰۱۱ آزمایش ستون با بهره گرفتن از ساقه ذرت اصلاح شده به عنوان ماده جاذب برای حذف کروم ۴ ظرفیتی از محلول های آبی انجام شد که در آن اثر پارامترهای مختلف مثل عمق بستر، نرخ جریان، غلظت کروم اولیه و pH اولیه محلول بررسی شد. زمان فرسودگی با افزایش عمق بستر، کاهش نرخ جریان و کاهش غلظت اولیه افزایش یافت (Chen et al., 2011).
در سال ۲۰۱۲، Albadarin و همکارانش تحقیقی انجام دادند که در آن بررسی کاملتری بر روی جذب کروم ۴ ظرفیتی از سیستم های آبی بر روی لیگنین فعال اصلاح شده با اسید فسفریک با بهره گرفتن از میکروستونهایی که تحت شرایط مختلف عمل می کنند، انجام شد. اثرات pH محلول (۸-۲)، غلظت اولیه فلز (۹۸۱/۱-۴۸۳/۰ میلی مول بر لیتر)، دبی (۱/۳-۱ سانتیمتر مکعب بر دقیقه)، نیروی یونی (۳/۰-۰۱/۰ میلی مول بر لیتر) و جرم جاذب (۴۶۵/۰-۱۱/۰ گرم) بر روی جذب کروم ۴ ظرفیتی با اعمال منحنی شکست ستون ها مورد تحقیق قرار گرفت. بر اساس نتایج آزمایشها، ظرفیت جذب با غلظت اولیه کروم افزایش می یابد. دبی های خطی بالا، مقادیر pH و نیروی یونی منجر به موفقیت سریعتر ستون در حذف کروم می شود (Albadarin et al., 2012).
۲-۲-۳- استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) در مدلسازی آزمایش
در سال ۲۰۰۸ ظرفیت جذب یون مس از یک محلول آبی بر روی کربن فعال شده توسط H3PO4 با بهره گرفتن از خاک اره چوب در یک سیستم غیر پیوسته بررسی شد. در این آزمایش از روش RSM برای بهینه یابی شرایط آزمایش استفاده شد و از این طریق غلظت اولیه مس برابر mg/l 35، دمای ۲۶ درجه سانتی گراد، بار کربن ۴۵/۰ گرم در ۱۰۰ میلی لیتر، زمان جذب ۲۰۸ دقیقه و pH برابر ۵/۶ به عنوان شرایط بهینه آزمایش معرفی شدند که در این شرایط بیشترین مقدار حذف یون مس ۶/۵ میلی گرم در گرم محلول بوده است (Kalavathy M. et al., 2009).
در سال ۲۰۱۱ یافتن شرایط بهینه برای کربن فعالی که پایه آن پوسته خرما است با بهره گرفتن از ترکیبی از فعال سازی شیمیایی و فیزیکی برای جذب متان مورد تحقیق قرار گرفت. در این تحقیق از روش RSM به شیوه Central Composite Design برای بهینه کردن پارامترهای بهره برداری مراحل تولید استفاده شد. دمای فعال سازی فیزیکی، نسبت اشباع شیمیایی و زمان فعال سازی فیزیکی به عنوان متغیر های اصلی انتخاب شدند. شرایط بهینه پاسخ به این صورت بود که: دمای فعال سازی فیزیکی ۸۵۵ درجه سانتی گراد، نسبت اشباع H3PO4 ۴۲/۹ گرم فسفر در گرم پوسته خرما و زمان فعال سازی فیزیکی ۱۳۵ دقیقه بوده است که نتایج افزایش قابل توجهی را در جذب متان بعد از فعالیت فیزیکی-شیمیایی نشان می دهد (Arami-Niya et al., 2011).
Thespesla populnea درخت بزرگی است که در مناطق گرمسیری و جنگلهای هند یافت می شود. در تحقیقی که توسط Arulkumar و همکارانش در سال ۲۰۱۱ انجام شد، از غلاف این درخت به عنوان ماده خام برای آماده سازی کربن فعال استفاده گردید. کربن فعال آماده شده به عنوان ماده جاذب برای حذف مواد رنگی Orange G. در سیستم های آبی استفاده شد. در این تحقیق اثر پارامترهای مختلف مثل زمان تحریک، غلظت اولیه ماده رنگی و دز ماده جاذب با بهره گرفتن از روش پاسخ سطح مورد مطالعه واقع شد. نتایج این تحلیل نشان داد که ۵۴/۰ گرم کربن فعال برای بیشترین مقدار جذب ماده رنگی برابر ۶/۱۷ میلی گرم بر لیتر در مدت زمان ۰۳/۴ ساعت می باشد (Arulkumar et al., 2011).
در تحقیقی که توسط Liu و همکارانش در سال ۲۰۱۲ انجام شد cationic methylene blue (MB) از محلول های آبی توسط الیاف ابریشمی درخت پنبه که با سدیم کلریت (NaClO2) اصلاح شده، حذف گردید. در طول مراحل تصفیه از روش پاسخ سطح به شیوه Box-Behnken Design استفاده گردید. اثرات ۳ متغیر شامل سدیم کلریت (۲/۱-۳/۰ گرم)، استیک اسید (۹/۱-۱/۰ میلی لیتر) و عکس العمل دما (۹۰-۶۰ درجه سانتی گراد) بر ظرفیت جذب (MB) مورد آزمایش قرار گرفت. با توجه به نتایج آنالیزهای آماری، ۹۳/۰ گرم سدیم کلریت، ۴۲/۱ میلی لیتر استیک اسید و دمایی برابر با ۹۰ درجه سانتی گراد به عنوان شرایط بهینه آزمایش معرفی گردید (Liu et al., 2012).
۲-۲-۴- انجام آزمایشات با بهره گرفتن از سیستم ستون و مدلسازی توسط روش RSM
در سال ۲۰۰۹، Hasan و همکارانش تحقیقی انجام دادند که در آن از بایومس آزاد و ثابت Aeromonas Hydrophila برای حذف سرب از محلول های آبی استفاده کردند. نتایج مدلسازی با RSM در ترکیب با CCD نشان داد که در بستری به ارتفاع ۱۹ سانتی متر و نرخ جریان ۲میلی لیتر بر دقیقه، ۲۷/۸۸% از سرب حذف میشده است. در این آزمایش بستر بعد از ۳۳ چرخه کاملا فرسوده می شود (Hasan et al., 2009).
۲-۳- تئوری تحقیق
۲-۳-۱- روش سطح پاسخ (RSM[3])
