دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تبریز

دانشکده علوم پایه-گروه شیمی کاربردی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

گرایش شیمی کاربردی

عنوان:

بررسی کارآیی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان یک آلاینده مدل از ترکیبات دارویی: بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی و مطالعات سینتیکی

استاد راهنما:

دکتر محمدعلی بهنژادی

استادان مشاور:

دکتر ناصر مدیرشهلا

دکتر محمد شکری

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)

فهرست مطالب:

چکیده

فصل اول: کلیات و بررسی منابع

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………… 1

1-2- آلاینده های محیط زیست……………………………………………………….. 2

1-3- آنتی بیوتیک ها و مشکلات زیست محیطی…………………………………… 2

1-4- تکنیک های تصفیه…………………………………………………………………. 4

1-5- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) ……………………………………….. 4

1-5-1- فرآیند هتروژن فتوکاتالیز……………………………………………………… 5

1-5-2- انواع فتوکاتالیزورها………………………………………………………… 13

1-5-3- مکانیسم فرآیندهای هتروژن کاتالیز………………………………………… 14

1-5-3-1- مکانیسم فرآیند فتوکاتالیستی UV/TiO₂………………………………..

1-6- تثبیت فتوکاتالیزور TiO₂ بر روی بستر ثابت…………………………………….. 17

1-6-1- تثبیت کاتالیزور به روش PMTP………………………………………….

1-7- طراحی آزمایش……………………………………………………………….. 22

1-7-1- انواع روش های طراحی آزمایش…………………………………………… 22

1-7-1-1- روش تاگوچی…………………………………………………………….. 23

1-7-1-1-1- ویژگی آرایه های متعامد…………………………………………… 23

1-8- فرآیند طراحی آزمایش…………………………………………………………. 23

1-8-1- برنامه ریزی…………………………………………………………………….. 24

1-8-2- اجرا…………………………………………………………………………… 24

1-8-2-1- محاسبه اثر اصلی فاکتورها………………………………………… 24

1-8-3- آنالیز واریانس (ANOVA)…………………………………………………. 25

1-8-3-1- روش استاندارد…………………………………………………………. 25

1-8-3-2- روش S/N (نسبت سیگنال به نویز)………………………………….. 27

1-8-3-2-1- مشخصه نوع Nominal is better……………………………….

1-8-3-2-2- مشخصه نوع Smaller is better………………………………

1-8-3-2-3- مشخصه نوع Bigger is better………………………………..

1-9- مطالعات پیشین در زمینه بررسی حذف آنتی بیوتیک ها با استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته…28

1-10- اهداف طرح حاضر……………………………………………………………. 33

فصل دوم: روش تحقیق

2-1- وسایل، دستگاه ها و نرم افزارهای مورد نیاز……………………………….. 34

2-1-1- فتوراکتور………………………………………………………………………… 35

2-2- مواد مورد استفاده………………………………………………………………… 36

2-3- مشخصات TiO₂-P25……………………………………………………………

2-4- مشخصات کلرامفنیکول………………………………………………………… 36

2-5- روش تهیه محلول مادر CAP………………………………………………………

2-6- روش تثبیت نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید بر روی بسترهای شیشه ای……. 38

2-7- تکنیک های مورد استفاده برای تعیین مشخصات بسترهای تهیه شده از نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای…. 40

2-8- روش تعیین میزان بارگیری نانوذرات تیتانیوم دی اکسید بر روی صفحات شیشه ای..41

2-9- بررسی فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای…… 42

2-10- نحوه ارائه نتایج……………………………………………………………….. 42

2-11- روش اندازه گیری غلظت CAP موجود در محلول…………………………….. 43

2-12- روش آماده سازی نمونه ها برای اندازه گیری TOC…………………………

2-13- روش آماده سازی نمونه ها برای اندازه گیری میزان یون های آمونیوم، نیترات، نیتریت و کلرید…… 45

2-14- اندازه گیری نیترات به روش اسپکتروفتومتری………………………. 46

2-15- اندازه گیری نیتریت به روش اسپکتروفتومتری………………………… 46

2-16- اندازه گیری کلرید به روش آرژانتومتری……………………………… 46

2-17- اندازه گیری آمونیوم به روش رنگ سنجی به کمک شناساگر نسلر…….. 47

فصل سوم: نتایج و بحث

3-1- مشخصات بسترهای تهیه شده از نانوذرات TiO₂-P25 بر روی صفحات شیشه ای….. 48

3-1-1-  تصاویر SEM…………………………………………………………………

3-1-2- تصاویر AFM………………………………………………………………….

3-2- تأثیر پارامترهای عملیاتی در راندمان حذف کلرامفنیکول توسط نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای….. 53

3-2-1- بررسی تأثیر غلظت اولیه کلرامفنیکول…………………………………… 53

3-2-2- بررسی تأثیر شدت نور فرابنفش………………………………………. 55

3-2-3- بررسی تأثیر pH……………………………………………………………….

3-3- طراحی آزمایشات فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر اساس خواص آرایه های متعامد….. 60

3-3-1- بهینه سازی میزان حذف……………………………………………….. 63

3-3-2- تعیین شرایط بهینه برای فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده در حذف CAP………………..

3-3-3- تعیین سهم متغیرهای انتخابی در فعالیت فتوکاتالیزوری نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده در حذف CAP ………

3-4- آنالیز سینتیک حذف CAP توسط نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای  در فتوراکتور ناپیوسته.. 70

3-5- مطالعات معدنی سازی CAP توسط نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در فتوراکتور ناپیوسته……77

3-6- نتیجه گیری………………………………………………….. 80

3-7- پیشنهادات………………………………………………………………….. 81

منابع………………………………………………………………………. 82

چکیده:

در این تحقیق بمنظور کاربردی نمودن فرآیند فتوکاتالیز ناهمگن در حذف آنتی بیوتیک ها از محیط های آبی، کارائی نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده به روش اتصال حرارتی بر روی صفحات شیشه­ای Sand-Blast شده در حذف کلرامفنیکول به عنوان یک ترکیب آنتی بیوتیک بررسی شده است. مشخصات صفحات شیشه­ای پوشش داده شده با نانو ذرات تیتانیوم دی­اکسید توسط تصاویر SEM و AFM بررسی شده است. تأثیر پارامترهای مختلفی نظیر غلظت اولیه کلرامفنیکول، شدت تابش نور فرابنفش و pH در فعالیت فتوکاتالیزوری نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده مورد مطالعه قرار گرفته است. بطوریکه    نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در وضعیت تثبیت شده در شرایط عملیاتی مختلف کارآئی قابل توجهی در حذف کلرامفنیکول از خود نشان می­دهند. نتایج نشان می­دهد که mg L^-1 10 از کلرامفنیکول توسط  نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده تحت تابش نور فرابنفش با شدتW m^-2 7/36 در مدت زمان 45 دقیقه تقریباً بطور کامل حذف می­شود. نتایج مطالعات معدنی سازی نیز حذف کامل TOC و ایجاد محصولات معدنی سازی نظیر Cl^–، NO₃^– و NH₄⁺ را در حد انتظار در زمان های تابش بالاتر نشان می دهد. نتایج طراحی آزمایش به روش تاگوچی مؤثرترین پارامتر در حذف آلاینده مذکور در سیستم تثبیت شده را زمان تابش با سهم 60 درصد نشان می دهد. همچنین نتایج آنالیز سینتیک واکنش، مطابقت سینتیک حذف را با مدل لانگمویر- هنیشلوود نشان می دهد. مدل حاصل از نتایج آنالیز سینتیک فرآیند، به خوبی قادر به تعیین ثابت سرعت ظاهری حذف CAP در فرآیند مذکور می باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.