وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان نامه

مقطع کارشناسی ارشد

رشته: مهندسی شیمی گرایش کنترل و طراحی فرآیند

عنوان :ساخت کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی  ونیل الکل و کاربرد آن در حذف رنگ متیلن  بلو از محلول های آبی  

استاد راهنما : جناب آقای دکتر مازیار شریف زاده

استاد مشاور : دکتر حسین اسفندیان

زمستان92

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                    صفحه

فصل1:کلیات……………………………………………………………………………………………………… 1

1-1)مقدمه………………………………………………………………………………………………………… 2

1-2)طبقه بندی رنگها:………………………………………………………………………………………….. 4

1-2-1) رنگ های اسیدی:…………………………………………………………………………………….. 7

1-2-2) رنگها راکتیو (فعال):…………………………………………………………………………………. 7

1-2-3)رنگهای کمپلکس فلزی:……………………………………………………………………………… 8

1-2-4)رنگ های مستقیم:…………………………………………………………………………………….. 8

1-2-5)رنگهای بازی:…………………………………………………………………………………………… 9

1-2-6)رنگهای دندانه ای:…………………………………………………………………………………….. 9

1-2-7)رنگهای پخش شونده:…………………………………………………………………………………. 9

1-2-8)رنگ های خمره ای…………………………………………………………………………………… 10

1-2-9)رنگ های آزو………………………………………………………………………………………….. 10

1 -2-10)رنگهای گوگردی……………………………………………………………………………………. 11

1-3) مشکلات ناشی از وجود رنگ در پساب…………………………………………………………… 11

1-4) روشهای حذف رنگ از پساب……………………………………………………………………….. 13

1-4-1)روشهای شیمیایی………………………………………………………………………………………. 13

1-4-1-1)نمک های  H2O2-Fe(II)……………………………………………………………………… 13

1-4-1-2) ازوندهی(Ozonation)………………………………………………………………………… 13

1-4-1-3) فتوشیمیایی…………………………………………………………………………………………. 13

1-4-1-4) هیپوکلریدسدیم (NaOCL)…………………………………………………………………….. 13

1-4-1-5)تخریب الکتروشیمیایی(Electrochemical destruction)………………………….. 14

1-4-2)روشهای فیزیکی(Physical treatments)…………………………………………………… 14

1-4-2 – 1)جذب……………………………………………………………………………………………….. 14

1-4-2-1- )کربن فعال(Activated carbon)…………………………………………………………. 14

1-4-2-1-2)ذغال نارس(Peat)…………………………………………………………………………….. 14

1-4-2-1-3)چیبس چوب (Wood chips)…………………………………………………………….. 15

1-4-2-1-4)مخلوط خاکستربادی وزغال Fly ash and coal (mixture)……………………… 15

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                    صفحه

1-4-2-1-5)فیلترکردن(Membrane filtration)…………………………………………………… 15

1-4-2-1-6)سایرمواد(other materials)……………………………………………………………… 15

1-4-2-1-7)تبادل یونی( (Ion exchang……………………………………………………………….. 15

1-4-3)تیماربیولوژیکی(Biological treatments)…………………………………………………… 16

1-5)جذب………………………………………………………………………………………………………… 16

1-5- 1)جذب سطحی…………………………………………………………………………………………. 17

1-5- 2)کاربرد فرایندجذب سطحی………………………………………………………………………… 19

1-5-3-1)نوع وخصوصیات جسم جاذب…………………………………………………………………. 20

1-5- 3-2) نوع وخصوصیات ماده جذب شونده………………………………………………………… 20

1-5- 3-3) میزان اختلاط و بهم زدن فاز سیال…………………………………………………………… 21

1-5- 3-4) pH  محیط عمل…………………………………………………………………………………. 21

1-6) ایزوترمهای جذب سطحی……………………………………………………………………………… 21

1-6-1 )جذب ایزوترم. لانگمویر……………………………………………………………………………. 22

1-6-2)جذب ایزوترم فروندلیچ……………………………………………………………………………… 23

1-7 )مدل های سینتیکی……………………………………………………………………………………….. 23

1-7-1 ) مدل­هایی که در آن­ها نفوذ کنترل کننده عملیات جذب است……………………………….. 23

1-7-2)مدلهایی که در آن جذب شیمیایی در سایت‌های جاذب کنترل‌کننده عملیات جذب است 24

فصل2:مطالعات کتابخانه ای…………………………………………………………………………………… 26

فصل 2 – مقدمه………………………………………………………………………………………………….. 27

2-1)تاریخچه…………………………………………………………………………………………………….. 27

2-2 )مروری برمطالعات گذشته در حذف رنگ متیلن بلو……………………………………………… 27

فصل3:مواد و روش های آزمایش……………………………………………………………………………. 32

فصل 3-مقدمه……………………………………………………………………………………………………. 33

3-1)مواد و وسایل مورد استفاده……………………………………………………………………………… 33

3-2)تعیین مشخصات رنگ متیلن بلو………………………………………………………………………. 34

3-3)روش انجام تحقیق……………………………………………………………………………………….. 34

3-4)ساخت کامپوزیت PPY/PVA…………………………………………………………………………. 35

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                    صفحه

3-5)ساخت جاذب پلی پیرول……………………………………………………………………………….. 36

فصل4:نتایج وبحث……………………………………………………………………………………………… 37

فصل 4-مقدمه……………………………………………………………………………………………………. 38

4-1) بررسی ساختار  جاذب ها  به وسیله­یSEM & FTIR………………………………………….. 38

4-2) بررسی اثر pH  بر روی راندمان حذف…………………………………………………………….. 41

4-3) بررسی اثر میزان جاذب بر روی راندمان حذف…………………………………………………… 42

4-4) بررسی اثر زمان انجام واکنش بر روی راندمان حذف……………………………………………. 43

4-5)بررسی اثر غلظت اولیه محلول رنگی متیلن بلو بر راندمان جذب………………………………. 43

4-6)  بررسی سینتیک جذب…………………………………………………………………………………. 44

4-6-1) معادله خطی شده موریس- وبر……………………………………………………………………. 45

4-6-2) معادله خطی شده شبه درجه یک………………………………………………………………….. 46

4-6-3) معادله خطی شده شبه درجه دوم…………………………………………………………………. 46

4-7) بررسی ایزوترمهای جذب……………………………………………………………………………… 47

4-7-1)معادله خطی شده لانگمویر………………………………………………………………………….. 47

4-7-2)معادله خطی شده فرندلیچ……………………………………………………………………………. 48

4-7-3)معادله خطی شده دوبینین ـ رادشکویچ……………………………………………………………. 49

4-8) مقایسه میزان جذب رنگ متیلن بلو بین جاذبهایPPy/PVA& PPy&PVA…………….. 50

فصل 5:جمع بندی و پیشنهادات……………………………………………………………………………… 52

5-1) پیش درآمد………………………………………………………………………………………………… 53

5-2) جمع بندی…………………………………………………………………………………………………. 53

5-3) پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………. 54

منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………………………… 55

فهرست علایم و نشانه ها

عنوان                                                                                       علامت اختصاری

پلی­پیرول……………………………………………………………………………………………………. PPy

پلی­پیرول کت شده بر روی پلی ونیل الکل…………………………………………………… PPy/PEG

غلظت تعادلی……………………………………………………………………………………….. Ce(ppm)

غلظت در زمان………………………………………………………………………………………. Ctt(ppm)

غلظت اولیه…………………………………………………………………………………………… Ci (ppm)

ضریب همبستگی………………………………………………………………………………………………… r₂

ثابت لانگمویر……………………………………………………………………………………….. KL (l/mg)

ثابت فرندلیچ…………………………………………………………………………………………. KF (mg/g)

ثابت دوبینین ـ رادشکویچ………………………………………………………………… kad (mol2/kj2)

ثابت معادله موریس-وبر……………………………………………………….. Kid (mg.g-1.min-0.5)

ثابت معادله شبه درجه یک……………………………………………………………………… k₁ (1/min)

ثابت معادله شبه درجه دو………………………………………………………….. k₂ (g.mg-1.min-1)

حجم محلول……………………………………………………………………………………………….. V (lit)

زمان………………………………………………………………………………………………………… t (min)

ثابت معادله فرندلیچ (شدت جذب)…………………………………………………………………………. n

ثابت تعادل ترمودینامیکی………………………………………………………………………………………. Kc

ظرفیت جذب در زمان………………………………………………………………………….. qt t(mg/g)

ظرفیت جذب در تعادل…………………………………………………………………………… qe (mg/g)

ظرفیت اشباع ایزوترم تئوری……………………………………………………………………… qs (mg/g)

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                    صفحه

جدول (1-1):طبقه بندی رنگ ها از نظر کاربرد………………………………………………………… 5

جدول (3-1):تجهیزهای مورد استفاده…………………………………………………………………….. 33

جدول (3-2):مواد شیمیایی مورد استفاده…………………………………………………………………. 33

جدول (3-3):ویژگی رنگ متیلن بلو……………………………………………………………………… 34

جدول( 4-1) مقایسه بین جاذبهای مختلف برای رنگ متیلن بلو از پساب رنگی………………. 51

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                    صفحه

شکل (1-1):مهمترین گروه های عامل رنگ…………………………………………………………….. 7

شکل (3-1):ساختار شیمیایی رنگ متیلن بلو……………………………………………………………. 34

شکل (4-1)تصویر  FTIR از پیرول خالص……………………………………………………………… 39

شکل (4-2)تصویر  FTIR ازپلی ونیل الکل خالص…………………………………………………… 39

شکل (4-3)تصویر  FTIR از کامپوزیتPPY/PVA…………………………………………………… 40

شکل (4-4) تصویر SEM برای جاذب پلی پیرول با بزرگنمایی های مختلف………………….. 40

شکل( 4-5) تصویر SEM برای کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی ونیل الکل با بزرگنمایی‌های مختلف       41

شکل (4-6):منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ نسبت به PH  های مختلف…………….. 42

شکل (4-7) منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ نسبت به تغییرات جرم جاذب…………. 42

شکل (4-8):منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ نسبت به زمان های مختلف…………….. 43

شکل (4-9)منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ بر حسب غلظت اولیه رنگ متیلن بلو… 44

شکل( 4-10) معادله خطی شده موریس – وبر برای حذف رنگ متیلن بلو……………………… 45

شکل (4-11)معادله خطی شده شبه درجه یک برای حذف رنگ متیلن بلو………………………. 46

شکل(4-12) معادله خطی شده شبه درجه دوم برای حذف رنگ متیلن بلو………………………. 47

شکل( 4-13)معادله خطی شده لانگمویر برای حذف رنگ متیلن بلو……………………………… 48

شکل(4-14) معادله خطی شده فرندلیچ برای حذف رنگ متیلن بلو……………………………….. 49

شکل( 4-15)معادله خطی شده دوبینین –رادشکویچ برای حذف رنگ متیلن بلو………………. 50

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.