%36تخفیف

دانلود پروژه: بررسی عملکرد فتوکاتالیستی N-ZnO تثبیت شده بر پایه معدنی لیکا در حذف رنگدانه­ها

تعداد89 صفحه در فایل word

کارشناسي ارشد رشته‌ي مهندسي شيمی گرايش طراحی فرآيندها

 بررسی عملکرد فتوکاتالیستی N-ZnO تثبیت شده بر پایه معدنی لیکا در حذف رنگدانه­ها

 

چکيده

 

طیدودههگذشتهاستانداردهایزيستمحيطیسختگيرانه‌ترشدهاست،بنابرايندرطیسال‌هایاخيرفن‌آوري‌هایتصفيهازلحاظاقتصادیوفنیتوسعهپيداکرده‌اند. يکیازاينفن‌آوري‌هایتصفيهبهعنوانفرآيند‌هایاکسيداسيونپيشرفته (AOPs) معروفاست.فرآيندهایاکسيداسيونپيشرفتهبهدليلکاراييبسياربالاوهمچنينعدمايجادآلودگی‌هایثانويهبسيارموردتوجهقرارگرفتهوبرایحذفانواعمختلفیازآلاينده‌هاازقبيلموادآلی، رنگزاهای نساجی، فلزاتسنگينوغيره،مورداستفادهقرارمی­گيرند.در اين تحقيق کارايي فرآيند اکسيداسيون پيشرفته فتوکاتاليستي در حذف رنگ (RY84) Reactive yellow84 از يک پساب ساختگي، با استفاده از فتوکاتاليست شناخته شده ذرات اکسيد روي (ZnO)به صورت تثبيتشده بر روييک پايه معدنی (ليكا) در يک فتوراکتور جديد با کارايي بالا مورد بررسي قرار گرفته است.از اين رو تلاش شده است با به کارگيري روش تثبيت و فتوراکتور مناسب جهت استفاده از ذرات نیتروژن داپ شده بر روی اکسيد روي(N-ZnO) به عنوان فتوکاتاليست؛ مشخصات کاتاليست ساخته شده و ميزان كارايي و فعاليت فتوكاتاليستي آن در حذف رنگ RY84مورد بررسي و ارزيابي قرار گيرد.مقدار N-ZnOپوشش داده شده، غلظت محلول، pH و توان لامپ UVاز طریق 22 آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. خواص مختلف مربوط به N-ZnOکلسینه شده و ZnO تجاری از طریق آنالیزهای XRD، SEMوUV-visible بررسی شد. در تمامي آزمايشات راندمان حذف رنگ که با استفاده از روش اسپکتروفتومتري تعيين شد، به عنوان معيار کارآيي عملکرد سيستم، به کار گرفته شد. شرایط بهینه آزمایشگاهی برای ماکزیمم حذف رنگ RY84 در 6 گرم N-ZnO،pH=4 ، غلظت محلول ppm50 و توان لامپ UV 250 وات به دست آمد.

 

صفحه1

عنوان

پیشگفتار

1

فصل اول

2

1-1-اهمیت حذف پساب­های حاوی مواد رنگزا

3

1-2-رنگینه­ها

3

1-3-1-رنگینه­های آزو

4

1-4-الكتروشيميومحيطزيست

4

1-4-1-الکترولیز مستقیم

5

1-4-2-الکترولیز غیر مستقیم

5

1-5-فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته(AOPs)

7

1-5-1-فرایندهای فتولیز همگن

8

1-5-1-1-فرآیند UV/H2O2

8

1-5-1-2-فرآیندUV/O3

9

1-5-2-فرآیندH2O2/O3

9

1-5-3-فرایندهای فتولیز ناهمگن (فتوکاتالیست­ها)

10

1-5-4-نور و مفاهیم اولیه آن

12

1-5-4-1-پرتو فرابنفش و انواع آن

13

1-5-4-2-منابع تولید پرتو

14

1-5-4-3-به کارگیری پرتو فرابنفش در اکسیداسیون آلاینده آب

14

1-5-5-نیمه هادی­ها

16

1-5-6-مکانیسم واکنش­های فتوکاتالیستی

18

1-5-7-مزایا و معایب فرایند فتوکاتالیست

18

1-5-7-1-مزایای روش فتوکاتالیست

19

1-5-7-2-معایب روش فتوکاتالیست

19

1-5-8-خواص یک فتوکاتالیست مناسب

20

1-5-9-فتوکاتالیست­های بررسی شده

20

1-5-10-اکسید روی(ZnO)

23

1-5-11-فتوکاتالیست­های معلق و تثبیت شده

23

1-5-12-عوامل موثر بر فرایند فتوکاتالیست

23

1-5-12-1-نوع و میزان کاتالیست

24

1-5-12-2-طول موج

24

1-5-12-3-غلظت اولیه­ی پساب

24

1-5-12-4-اثر دما

25

1-5-12-5-اثر pH

25

1-5-12-6-اثر هوادهی

26

1-5-13-سینتیک واکنش­های فتوکاتالیستی

27

فصل دوم: مروری بر مقالات گذشته

 

 

فصل سوم: شرح کارهای انجام شده

39

3-1-مواد و تجهیزات مورد نیاز

39

3-1-1-مواد شیمیایی

39

3-1-2-تجهیزات مورد نیاز

40

3-2-فتوراکتور

41

3-3-دستگاه آنالیز مورد استفاده

42

3-3-1-آزمون XRD ، SEM، UV-Visible absorption spectra

42

3-3-2-اندازه­گيري­هاي غلظت رنگ در فرآيندهاي تصفيه فتوکاتاليستي

42

3-3-2-1-اندازه­گيري غلظت رنگ راکتیو زرد 84 با روش اسپكتروفتومتري

44

3-4-روش ساخت کاتالیست

44

3-4-1-فتوکاتالیست

45

3-4-2-پایه فتوکاتالیست

46

3-4-3-روش تثبيت فتوکاتاليست بر روي پايه

48

3-5-شرح آزمایشات

48

3-5-1-تهیه نمونه جهت آزمایش

49

3-5-2-جداسازی نانو ذرات از محلول

50

فصل چهارم: بحث و نتیجه­گیری و پیشنهادات

51

4-1-مشخصات کاتالیست N-ZnOپوشش داده شده روی پایه معدنی لیکا

53

4-1-1-نتایج آنالیز XRD

55

4-1-2-نتايج آناليز SEM

56

56

56

57

58

59

4-2- بررسی مقدار حذف رنگ در شرایط مختلف

4-2-1- تاثیر دانه های لیکا به تنهایی در حذف رنگ تحت نور مرئی

4-2-2- تاثیر عملکرد کاتالیست N-ZnO/Leca تحت شرایط بدون نور مرئی

4-2-3- بررسی تاثیر pH بر حذف رنگ

4-2-4- نتایج آزمایش های بررسی اثر غلظت اولیه رنگ R Y 84 بر حذف رنگ

4-2-5- نتایج آزمایش های بررسی اثر مقدار فتوکاتالیست بر حذف رنگ  RY84

60

4-3-مشخص کردن شرایط بهینه برای کارایی حذف فتوکاتالیستی

61

4-4-سینتیک واکنش

63

فصل پنجم:نتيجهگيريوپيشنهادات

64

5-1- نتیجه­گیری

64

5-2- پیشنهادات

66

منابع

فهرست شکل­ها

شکل

صفحه

شکل (1-1): ساختار مولکولیR Y 84 (C50H24Cl2N14 Na10O30S10)

4

شکل(1-2): فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته

7

شكل (1-3): گستره­ي ‌طيف‌هاي الكترومغناطيس

11

شکل (1-4): تشکيل زوج الکترون / حفره  در ترازهاي الکتروني يک نيمه هادي در اثر برخورد فوتون با انرژي مناسب

15

شکل (1-5): شمای کلی از مکانیسم واکنش­های فتوکاتالیستی

16

شکل (1-6): تصاوير  SEMاز پودر اكسيد روي ساخته شده به روش هاي مختلف

22

شکل (1-7): شبکه واحد زینک اکسید: الف)ساختار شش وجهی روی سولفید   ب) ساختار چهار وجهی

شکل(2-1): طیف جذب UV-VIS از نانو ذرات سنتز شده در محلول آبی با 7 PH=

شکل(2-2): ساختار مولکولی داروی سیپروفلوکسازین

شکل(2-3): شمایی از  مکانیسم حذف فتوکاتالیستی داروی Cf با استفاده از نانو ذرات اکسید روی(ZnO)

شکل(2-4): طیف جذب نور UV توسط فتوکاتالیست های ZnO و P25-TiO2

شکل(2-5): سطوح انرژی نقایص ذاتی غالب در ZnO در شرایط محیطی و اثرات پنانسیلی روی فرآیندهای فتوکاتالیستی

22

29

30

30

31

33

36

شکل(3-1):شمايي از فتوراکتور طراحي شده

41

شکل(3-2):یکی از طيف­های لامپ بخار جيوه استفاده شده در اين پژوهش

42

شکل(3-3): نمودار طيف جذب رنگ راکتیو زرد 84mM1/. (ppm7/1) توسط دستگاه اسپكتروفتومتر

43

شکل(3-4): منحني كاليبراسيون اندازه­گيري غلظت رنگ راکتیو زرد 84

44

شکل(3-5): شکل ظاهری دانه­های ليكا

46

شکل (4-1)-طیف جذب UV-vis فتوکاتالیست N-ZnOتثبیت شده

51

شکل (4-2)- تصاویر SEM مربوط به سطح (الف) کاتالیست کلسینه شده (ب) تجاری

53

شكل (4-3): نمودار آناليز  XRDانجام شده بر روي پودر ZnO تثبيت نشده(a) وپس از فرآيند تثبيتN-ZnO بر روی لیکا (b)

54

شکل(4-4): تصوير ميکروسکوپ الکتروني پايه معدني (ليكا) با بزرگنمايي­های مختلف

55

شکل(4-5):تصوير ميکروسکوپ الکتروني کاتالیست تثبیت شده بر روی پايه معدني (ليكا) با بزرگنمايي­های مختلف

56

شکل (4-6)- درصد حذف رنگ در غیاب نور(̶)و در حضور نور مرئی(̶)

57

شکل(4-7):درصد حذف رنگ در شرایط: pH=4(̶),7(̶),12(̶)، C=4 gr، 50ppm و p=250w

58

شکل(4-8):درصد حذف رنگ در شرایط:C=6gr، pH=4، p=250w، و غلظت های 50ppm (̶)، 30ppm(̶) و 10ppm(̶)

59

شکل(4-9):درصد حذف رنگ در شرایط:50ppm، pH=4، p=250w، و مقادیر کاتالیست  6gr (̶)، 4gr(̶) و 2gr(̶)

60

شکل(4-10): نمودار Ln( ) بر حسب زمان در شرایط بهینهC0=50ppm, pH=4, ،توان لامپ UV (250 وات) ، N-ZnO پوشش داده شده gr 6

62

فهرست جداول

جدول

صفحه

جدول (1-1): پتانسیل اکسیداسیون اکسیدکننده­ها به همراه قدرت اکسیداسیون نسبی آنها

6

جدول (1-2): انواع لامپ­ها بر حسب طول موج

12

جدول (1-3): انرژی فاصله ترازهای برخی نیمه هادی­های استفاده شده به عنوان فتوکاتالیست

20

جدول (3-1): آناليز شيميايي دانه­هاي ليکا (leca)

46

جدول (4-4): شرایط بهینه عملیاتی برای متغیرهای فرایند

60

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo