صفحه محصول - پروژه و تحقیق اصلاح کربن فعال با 6،2-دی آمینوپیریدین به منظور بررسی حذف یون جیوه از محلول های آبی

توضیحات:

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته شیمی: اصلاح کربن فعال با 6،2-دی آمینوپیریدین به منظور بررسی حذف یون جیوه از محلول های آبی

چکیده:

در این تحقیق به منظور حذف جیوه از محلول های آبی، کربن فعال از میوه کاج به روش فعال سازی شیمیایی بافسفریک اسید و روی کلرید سنتز و سپس با لیگاند 2،6-دی آمینو پیریدین، اصلاح شد. مواد سنتز شده با روش های اسپکتروسکوپی مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی، جذب-واجذب نیتروژن و تجزیه گرمایی بررسی شدند. پس از آن حذف جیوه از محلول های آبی با استفاده از کربن فعال اصلاح شده با 2،6-دی آمینو پیریدین مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامتر های مختلف pH، غلظت اولیه آلاینده ، مقدار کربن فعال اصلاح شده، زمان تماس و دما مطالعه و بهینه گردید. pH برابر 5/1، زمان تماس 20 دقیقه، غلظت اولیه 800 میلی گرم بر لیتر جذب شونده و 03/0 گرم جاذب در 25 میلی لیتر محلول به عنوان شرایط بهینه در آزمایش های بعدی انتخاب گردیدند. ماکزیمم ظرفیت جذب برای کاتیون جیوه 68/377 میلی گرم بر گرم جاذب به دست آمد. با تجزیه و تحلیل داده های آزمایشگاهی توسط معادلات لانگمویر و فروندلیچ مشخص شد که جذب کاتیون جیوه از مدل لانگمویر تبعیت می کند. سینتیک و مکانیزم فرآیند جذب به وسیله مدل های سینتیکی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین پارامترهای ترمودینامیکی محاسبه شد. نتایج حاصل نشان داد که فرآیند جذب جیوه بر روی کربن فعال اصلاح شده گرمازا و خود به خودی است. بازیابی کربن فعال اصلاح شده با استفاده از اسید در طی 4 مرحله کاهش زیادی در ظرفیت جاذب نشان نداد.

کلمات کلیدی: کربن فعال اصلاح شده، میوه کاج، فسفریک اسید، روی کلرید، 2،6-دی آمینو پیریدین، جذب، Hg(II).

مقدمه:

کربن

کربن با عدد اتمی 6 در گروه چهارم جدول تناوبی قرار دارد. این عنصر یکی از ترکیبات اصلی بدن موجودات زنده را تشکیل می¬دهد. بنابراین بیشتر دانشمندان سعی می¬کنند ترکیبات کربنی را در شاخه¬ی شیمی آلی بررسی کنند. این عنصر از دیرباز برای انسان به صورت دوده و زغال چوب شناخته شده بود. گونه¬های متفاوت دیگری از کربن نیز وجود دارند که تفاوت این گونه¬ها صرفا به شکل گیری اتم¬های کربن نسبت به هم یا به ساختار شبکه¬ای آن¬ها بر می¬گردد. نمودار فازی کربن نشان می¬دهد که در فشار معمولی و دمای اتاق کربن به شکل گرافیت پایدار است که در آن هر اتم با سه اتم دیگر بصورت حلقه¬های شش وجهی به هم متصل شده¬اند و در دما و فشار خیلی بالا کربن به صورت الماس پایدار است که در آن هر اتم با چهار اتم دیگر پیوند دارد ...

فهرست مطالب:

چکیده 1

فصل اول: مقدمه و تاریخچه 2

1-1- مقدمه 2

1-2- گونه های مختلف کربن در طبیعت 3

1-2-1- الماس 3

1-2-2- گرافیت 4

1-2-3- فولرن (C60) 5

1-2-4- لونسدالیت 6

1-2-5- نانو لوله های کربنی 7

1-2-6- نانو بادهای کربنی 8

1-2-7- کربن آمورف 8

1-2-8- کربن فعال 9

1-2-9- کربن فعال اصلاح شده 10

1-3- جذب سطحی 11

1-3-1-انواع جذب سطحی 11

1-3-2- مراحل مختلف جذب 13

1-3-3- عوامل موثر بر میزان جذب سطحی 13

1-4- جیوه و اثرات مخرب آن بر محیط زیست 14

1-5-مروری بر پژوهش های اخیر 15

1-6-هدف تحقیق 27

فصل دوم: مواد و روش ها 28

2-1- مقدمه 28

2-2- مواد شیمیایی و دستگاه های مورد استفاده 29

2-3- تهیه کربن فعال از میوه کاج به روش فعال سازی با ZnCl2 وH3PO4 30

2-4- اصلاح کربن فعال 31

2-4-1- فرآیند اکسایش کربن فعال AC-COOH 31

2-4-2- سنتز کربن فعال (AC)اصلاح شده با 6،2-دی آمینو پیریدین(DAP) 31

2-5- شناسایی نمونه ها 31

2-5-1- طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) 31

2-5-2- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) 32

2-5-3- جذب و واجذب نیتروژن 32

2-5-4- بررسی نمونه ها به روش گرما وزن سنجی (TGA) 33

2-5-5- اسپکتروفوتومتری جذب اتمی با اتم سازهای الکتروگرمایی ETAAS 33

2-6- بررسی تاثیر عوامل مختلف بر روی فرآیند جذب جیوه 34

2-6-1- تهیه ی محلول استاندارد جیوه 34

2-6-2- بررسی اثر غلظت محلول بر میزان جذب جیوه 34

2-6-3- بررسی اثر pH بر میزان جذب جیوه 34

2-6-4- بررسی اثر زمان تماس بر میزان جذب جیوه 35

2-6-5-بررسی اثر مقدار جاذب بر جذب جیوه 35

2-6-6- بررسی اثر دما بر میزان جذب جیوه 35

2-7- گزینش پذیری جاذب سنتز شده نسبت به کاتیون جیوه 36

2-8-بررسی بازیابی جاذب 36

فصل سوم: نتایج و بحث 37

3-1- مقدمه 37

3-2- شناسایی نمونه ها 37

3-2-1- بررسی طیف های مادون قرمز 37

3-2-2- بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی 39

3-2-3- بررسی نمودارهای هم دمای جذب/واجذب نیتروژن 40

3-2-4-بررسی نمودارهای حاصل از وزن سنجی گرمایی 42

3-3- بررسی تاثیر عوامل مختلف بر روی فرآیند جذب جیوه 43

3-3-1- بررسی اثر غلظت محلول بر میزان جذب آن 43

3-3-2- بررسی اثر pH بر میزان جذب جیوه 45

3-3-3- بررسی اثر زمان تماس بر میزان جذب جیوه 47

3-3-4- بررسی اثر مقدار جاذب بر میزان جذب جیوه 48

3-3-5- بررسی اثر دما بر میزان جذب جیوه 49

3-3-6- گزینش پذیری جاذب سنتز شده نسبت به کاتیون جیوه 51

3-4- ایزوترم های جذبی 53

3-4-1- ایزوترم لانگمویر 54

3-4-2- ایزوترم فروندلیچ 56

3-5- بررسی سینتیک واکنش 58

3-5-1- مدل سینتیکی شبه مرتبه اول 58

3-5-2- مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم 59

3-6- بررسی ترمودینامیک واکنش 61

3-7- نتایج حاصل از بازیابی جاذب 62

نتیجه گیری 63

منابع فارسی 65

Abstract 73

فهرست شکل ها

شکل (1-1). نمودار فازی کربن 3

شکل (1- 2). ساختار مکعبی الماس 4

شکل (1-3). ساختار لایه ای گرافیت 5

شکل (1-4). ساختار فولرن. 6

شکل (1-5). ساختار لونسدالیت 6

شکل (1-6). ساختار نانو باد کربنی 8

شکل (1-7). ساختار کربن آمورف. 9

شکل (3-1). طیف های مربوط به((a AC،.AC-COOH (b) ، .AC-DAP (c) 38

شکل (3-2). تصاویر SEM کربن فعال (a) کربن فعال شده با H3PO4((b کربن فعال شده با ZnCl2 (c) کربن فعال اصلاح شده با لیگاند پس ازفعالسازی با ZnCl2 (d) کربن فعال اصلاح شده با لیگاند پس از فعالسازی با H3PO4 (e). 40