برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
این تحقیق به منظور بررسی مشخصات جذب فلزات کبالت، کادمیم و نیکل با استفاده از پوست لیمو انجام پذیرفته است. اثر پارامترهای مختلف نظیرpH محلول، میزان جاذب، زمان تماس و دما بر فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفت و شرایط عملیاتی بهینه جذب هر عنصر بر روی جاذب زیستی مشخص گردید. مقادیر تعادلی جذب با مدلهای ایزوترم لانگمویر، فرندلیچ، تمکین وD-R مورد بررسی قرار گرفتند و پارامترهای هر مدل تعیین گردید. در بین ایزوترمهای جذب مشاهده شد که مناسبترین مدل ایزوترم برای این فرآیند جذب مدل فرندلیچ می باشد. در این تحقیق بیشترین مقدار جذب کبالت، کادمیم و نیکل با استفاده از مدل لانگمویر به ترتیب 17/42، 07/23 و 05/23 میلی گرم بر گرم به دست آمد. مدلهای مختلف سینتیک جذب برای این فرآیند مورد بررسی قرار گرفت و مدل شبه درجه دوم بهترین مدل شناخته شد. همچنین پارامترهای ترمودینامیکی فرآیند جذب توسط پوست لیمو از قبیل انرژی آزاد گیبس، تغییرات آنتالپی و تغییرات آنتروپی در چهار دمای مختلف تخمین زده شد و نتایج نشان داد که جذب کبالت، کادمیم و نیکل توسط پوست لیمو یک فرآیند خود به خودی و گرما گیر می باشد. همچنین با استفاده از آنالیزهای FTIR و SEM مکانیسم فرآیند جذب مشخص گردید.
مقدمه
همانطور که میدانیم آب اساسیترین ماده برای حیات روی کره زمین است. 97% از آبهای روی زمین را آب شور، 2% را یخچالهای طبیعی در قطب شمال و جنوب و تنها کمتر از یک درصد از آب روی زمین را آب شیرین تشکیل میدهد که برای مصارف شرب، کشاورزی، مصرف خانگی و صنعتی است.
در دهههای اخیر رشد جمعیت و افزایش فعالیتهای صنعتی موجب شده مشکلات زیست محیطی بیشتر و پیچیدهتری به وجود آید. (کنز و همکاران، 2002)[1] پیشرفت شتابان در فعالیتهای صنعتی و ساخت و تشکیل کارخانهها و همچنین توسعه فنآوری باعث شده است تا آلودگیهای گسترده و خطرناکی در محیط زندگی انسان به وجود آید و تبدیل به یک تهدید جدی برای سلامت انسان گردد. (ژکسیان و همکاران، 2006)[2] در واقع مقدار قابل توجهی از این آلایندهها در جو، خاک و آب یافت میگردد که این فعالیتها مجموعاً باعث آلودگی آبهای سطحی، آبهای زیرزمینی و دریا میگردد. با رشد جمعیت مصرف آب افزایش مییابد اما عرضه آن محدود است و این مقدار محدود موجود نیز توسط انواع آلایندهها آلوده میشود. منابع اصلی آلودگی آب مواد زائد جامد، زبالههای رادیواکتیو، آلودگی حرارتی میباشند. (تیاگی و مهرا؛ 1994)[3] شماری از فعالیتهای خانگی و صنعتی مانند سوزاندن سوختهای فسیلی، سوزاندن ضایعات، فرایندهای ذوب، استخراج معدن، صنایع باتری سازی و غیره موجب تولید این آلایندهها به ویژه فلزات سنگین میشوند.
امروزه به حداقل رساندن تولید زبالههای خطرناک و فلزات سنگین به عنوان یکی از مهمترین چالشهای زیست محیطی است که جهان امروز با آن مواجه است. فلزات سنگین، مواد غیر قابل تجزیه خطرناک هستند که میتوانند در عناصر محیط پیرامون انسان از جمله مواد غذایی تجمع کنند و سلامتی انسان را به خطر بیاندازند. (کاوسارن و یو، 2001 ؛ یان و ویراگاوان 2001)[4] روشهای مختلفی برای از بین بردن فلزات سنگین از جمله رسوب شیمیایی، فیلتراسیون غشایی، تبادل یون، استخراج مایع و الکترودیالیز و غیره وجود دارد. (اقبال و همکاران، 2002)[5] این روشها به دلیل هزینه بالا برای صنایع در مقیاسهای بزرگ مورد استفاده قرار نمیگیرند. در حال حاضر استفاده گسترده صنعتی از جاذبهای کم هزینه با توجه به در دسترس بودن برای تصفیه فاضلابها توصیه میشود. (العاشه و همکاران، 2000؛ بیلی و همکاران، 1999)[6]
انواع مختلفی از جاذبها برای جذب فلزات سنگین وجود دارد که مناسبترین آنها ضایعات کشاورزی و محصولات جانبی می باشد. ( ساری و همکاران، 2008)[7]
هدف از انجام این پروژه بررسی بهرهوری از ضایعات پوست لیمو به عنوان جاذب در حذف کبالت، کادمیم و نیکل از محلولهای آبی بوده و مطالعات تعادل و سینتیک برای توصیف فرآیند جذب انجام شده است. همچنین مدلهای مختلفی برای تعیین نرخ و مکانیسم فرآیند جذب مورد آزمایش قرار گرفتند.
1-1 فلزات سنگین
آلایندههای عمده محیط زیست ممکن است شامل فلزات سنگین و آلایندههای آلی پایدار مانند مواد شیمیایی، بیفنیلهای پلیکلرینه، دیوکسین و فوران باشد. این ضایعات ممکن است عفونی، سمی و یا رادیواکتیو باشند. (انجورج، 2007)[8]سه نوع از فلزات سنگین نگرانکننده عبارتند از : 1- فلزات سمی(سرب، مس، نیکل، کبالت ، کادمیم، روی ، قلع و ...) 2- فلزات گرانبها (پلاتین ، نقره، طلا، پالادیم و ...) 3- پرتوزا ( توریم و ...) (وانگ و چن، 2006)[9]
یونهای فلزات سنگین سمی مختلف از طریق فعالیتهای صنعتی فلزی از جمله آبکاری، استخراج معدن، کلرآلکالی، تولید رادیاتور، ذوب فلزات، صنایع آلیاژی، صنایع برق و الکترونیک، پتروشیمی، الکترولیز، الکترو اسمز و ... و یا فعالیتهای صنعتی غیرفلزی مانند چاپ، صنایع عکاسی، پالایشگاههای نفت، صنایع کاغذ، چرم، فاضلابها، کودها و آفتکشها، هوا فضا، نیروگاههای انرژی هستهای و غیره تشکیل میشوند و یکی از علل عمده آلودگی آب به شمار میآیند. (خالفو و منیا،2012)[10] باقی مانده یونهای فلزات سنگین ممکن است در میکروارگانیسمها، گیاهان و جانوران تجمع یابد که به نوبه خود به زنجیره غذایی انسان وارد و منجر به مشکلات سلامتی- بهداشتی عدیدهای میشود. (ارزکو، 2008)[11]
فلزات سنگین آلودگیهای زیست محیطی جدی و در نتیجه تهدیدی برای سلامت انسان و اکوسیستم را به همراه دارد. حضور فلزات سنگین در آب آشامیدنی اثرات سوء و گستردهای بر سلامت بدن انسان خواهد گذاشت که می توان به چند نمونه از آن اشاره کرد. بطور مثال این فلزات کبد، کلیهها ریه و مغز استخوان را هدف قرار میدهند. (سالم و همکاران، 2000)[12] ضایعات و سرطان پوستی، آلرژیها، فشار خون بالا، بیماریهای قلبی و عروقی، بیماریهای ریوی (اسمیت و همکاران، 2000)[13] ضعف، بیحالی، صدمه به دستگاه گوارش، درد شکم، گرفتگی عضلات، بیاشتهایی، بیماریهای عصبی، تغیرات رفتاری، مشکلات زبان و گفتار و نقص در رشد از دیگر مشکلات ایجاد شده از این مسئله میباشند. (کاپور و همکاران، 1999)[14]
برای مثال توریم یکی از عناصر رادیواکتیو است که بطور گستردهای بر روی پوسته زمین توزیع شده است. این یون رادیونوکلوئید سمی و خطرناک بوده و حتی در مقادیر بسیار کم برای فیزیولوژی انسانی و دیگر سیستمهای بیولوژیکی بسیار مضر است و میتواند باعث بیماریهای مختلفی شود. برخی از فعالیتهای انسانی از جمله فرآوری سوخت هستهای و بهره برداری از سنگ معدن میتواند باعث آزاد شدن این رادیونوکلوئید شود. (ون هورن و هوانگ، 2006)[15]
در بین فلزات سنگین سرب یکی از سمیترین آن ها به شمار میرود که از طریق کشت در خاکهای آلوده، تنفس هوا در محیطهای صنعتی مثل کارخانههای باتریسازی و نوشیدن آبهای آلوده، وارد بدن انسان میشود و ایجاد مشکلات جدی مانند تهوع، سرطان، تشنج و انحطاط سیستم مرکزی عصبی را پدید میآورد. (لی و همکاران، 2005)[16]
آرسنیک، از دیگر فلزات سنگین است که در آبهای آشامیدنی یافت میشود. اختلالات عصبی، کاهش اشتها، سرطان مثانه و کلیه، تغیر و ضخیم شدن پوست، تحلیل عضلات از جمله مشکلات بوجود آمده از این سم می باشد. (جین و علی، 2000)[17]
در ذیل به شرح 3 نمونه از فلزات سنگین که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتهاند میپردازیم.
1-1-1 کبالت
کبالت عنصر فرومغناطیس سخت با علامت شیمیایی Co که داری رنگ خاکستری براق میباشد. کبالت دارای وزن مخصوص ۷۵۶/۸ گرم بر مترمکعب، نقطه ذوبی برابر ۱۴۹۳ درجه سانتیگراد، رسانایی الکتریکی آن حدود ۱۶ درصد مس است. این عنصر اغلب با نیکل همراه است و هر دوی آنها از اجزای مشخص فلز شهاب سنگ میباشند. پستانداران، نیازمند مقدار بسیار کمی از نمکهای کبالت هستند. کبالت 60 که ایزوتوپ رادیواکتیو و مصنوعی کبالت است، یک منبع مهم گاما، ردیاب رادیواکتیو و عامل رادیوتراپی و معالجه سرطان به‌شمار میآ‌ید. البته بلع کبالت 60 منجر به ورود مقداری کبالت درون بافتهای بدن میشود که به‌کندی از بدن خارج میشود.
نفوذپذیری نسبی کبالت، دو سوم آهن است. حالات اکسیداسیون عادی کبالت، شامل 2+ و3+ است، گرچه 1+ نیز دیده شده است. کبالت نسبتا دارای فراوانی کمی در پوسته زمین است و در آبهای طبیعی، به عنوان سولفین کبالت (COS) غیر قابل حل، رسوب میکند. اگرچه سطح میانگین کبالت در خاک معمولی حدود 8 ppm است، ولی خاکهایی با مقدار کبالت به اندکیppm 1/0 و یا به بزرگی بیش از 70 ppm نیز وجود دارد.
کبالت به صورت فلز آزاد یافت نمیشود و عموماً به شکل سنگ معدنی یافت میگردد. کبالت معمولاً به تنهایی استخراج نمیشود و به عنوان محصول جانبی در استخراج مس و نیکل تولید میشود. تولیدکنندگان اصلی کبالت در جهان کشورهای جمهوری دمکراتیک کنگو، چین، زامبیا، روسیه و استرالیا هستند. این فلز همچنین در فنلاند، آذربایجان و قزاقستان یافت میشود. تولید جهانی آن 17000 تن در سال است.
کبالت در بسیاری از آلیاژها (سوپر آلیاژهای مورد استفاده در اجزاء توربین گازی موتورهای هواپیما، آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی، فولادهای تندبر) در آهنرباها و وسایل ضبط مغناطیسی، به عنوان کاتالیست برای صنایع شیمیایی و نفتی و به عنوان عامل خشک کننده برای رنگها و جوهرها به کار میرود. کبالت آبی یک بخش مهم پالت هنرمندان است و در صنعت چینی، سفال، شیشه کاری منقوش، کاشی و جواهرات مینا، استفاده میشود. کبالت آلیاژهای مفید بسیاری را تشکیل میدهد. این فلز با آهن، نیکل و سایر فلزات برای تشکیل آلنیکو که یک آلیاژ با استحکام مغناطیسی استثنایی است آلیاژ میشود. کبالت، کروم و تنگستن ممکن است برای تشکیل استلایت که برای کاربردهای دما بالا، ابزار برش تندبر و قالبها، استفاده میشود، آلیاژ شوند. همچنین در فولادهای مغناطیسی و ضدزنگ نیز بکار میرود. از این فلز برای آبکاری الکتریکی، به علت سختی و مقاومت به اکسیداسیون بالایش استفاده میشود. محلول کلرید کبالت، برای ساختن جوهر استفاده میشود. فلز کبالت پودر شده، خطر آتشسوزی به همراه دارد و بهتر است همه ترکیبات کبالت را سمی در نظر گرفت، مگر اینکه خلاف آن ثابـت شده باشد. کبالت شامل ترکیباتی است که در بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند استخراج معادن، ذوب فلزات، آبکاری و صنایع الکترونیکی استفاده میشود. (مانوهار و همکاران، 2006)[18] کبالت در فاضلاب نیروگاههای هستهای نیز موجود است. حد مجاز کبالت در آب آبیاری 0.5 و در فاضلاب مالداریها 1 میلی گرم بر لیتر میباشد.
مسمومیت با کبالت ممکن است تاثیرات جدی بر سلامتی انسان ایجاد کند به عنوان مثال باعث آسم، آلرژی، صدمه به کبد و تیروئید، نارسایی قلبی و عروقی و تغیرات ژنتیکی در سلولهای زنده میشود. همچنین قرار گرفتن در معرض تابشهای یونیزه این فلز خطر ابتلا به سرطان را افزایش میدهد. (رنگارج و مون، 2002)[19]
تعداد صفحه : 70
قیمت : 14700تومان
