%36تخفیف

دانلود پروژه:مطالعهی فرایند ترکیبی فتوکاتالیستی کوپل شده با بیوفنتون برای تصفیه آلاینده‌های آلی

تعداد113 صفحه در فایل word

گروه مهندسی شیمی

کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی

مطالعهی فرایند ترکیبی فتوکاتالیستی کوپل شده با بیوفنتون برای تصفیه آلاینده‌های آلی

چکیده:

امروزه روشهای اکسایشی پیشرفته و تجزیهی بیولوژیکی در تجزیهی آلایندههای محیط زیست مورد توجه هستند. هر کدام از روشهای فوق در کنار مزایایی که دارند، معایب قابل توجهی دارند. بنابراین استفادهی ترکیبی از دو روش فوق، موجب رفع شدن این معایب میشود. روش فنتون یکی از روشهای اکسایشی پیشرفته میباشد که با تولید رادیکالهای قدرتمند هیدروکسیل موجب آلایندهزدایی میشود. بهعلت راحتی استفاده، پایداری بالا، امکان کوپل همزمان با فرایندهای بیولوژیکی-فتوکاتالیستی، آنزیمها در بسیاری از فرایندهای آلایندهزدایی مورد توجه قرار گرفتهاند. آنزیمها بیوکاتالیستهایی هستند که واکنشهای خاصی را سرعت میبخشند.

در این پایاننامه، هدف بررسی عملکرد فرایند همزمان فتوبیوکاتالیستی کوپل شده با فرایند فنتون میباشد. آنزیم گلوکزاکسیداز در دمای 35 درجهی سانتیگراد و pH حدود 8/6 در زمان یک ساعت، به روش جذب سطحی بر روی پایهی TiO₂/Metalfoam تثبیت شده است. آزمایشهای عملکرد فنتون فتوبیوکاتالیستی در حذف رنگ مالاشیت گرین انجام شده است. رنگزدایی در زمان 60 دقیقه مورد بررسی قرار گرفته است که در مدت زمان 20 دقیقه، حدود 84% از آلاینده حذف شده است. ثابت سینتیکی درجهی اول در مدت زمان 20 دقیقه و با دبی ml/min5 برای فرایند فنتونفتوبیوکاتالیست پیشنهاد شده است. همچنین فرایند همزمان ترکیبی بر روی پایهی متخلخل اسفنج فلزی با دینامیک سیالات محاسباتی مدلسازی شده است و تغییرات سرعت، فشار و توزیع غلظت آلاینده در خروجی راکتور گزارش شده است و نتایج آن با آزمایشهای تجربی مقایسه شده است.

کلید واژهها: اکسایش پیشرفته، نانوذراتTiO₂، فرایند بیولوژیکی، فرایند ترکیبی، بیوفنتون، حذف آلایندهها، شبیهسازی CFD

دسته: فنی و مهندسی, مهندسی شیمی برچسب: بیوفنتون, حذف آلاینده¬ها, شبیه¬سازی CFD, فرایند بیولوژیکی, فرایند ترکیبی, کلید واژه¬ها: اکسایش پیشرفته, نانوذراتTiO2دانلود-پروژه-کارشناسی-ارشد-مقاله-پایان نامه-پژوهش-

توضیحات

فصل اول: مقدمه و مروری بر منابع..

1-1 مقدمه.. 1

1-2 آلودگیهای آلی و معدنی.. 1

1-3 رنگها در نقش آلاینده.. 2

1-4 رنگ سبز مالاشیت.. 2

1-5 روش‌های مختلف تصفیه.. 3

1-6 فرآیندهای اکسایشی پیشرفته.. 4

1-6-1 فتولیز با VUV.. 5

1-6-2 ازن زنی.. 6

1-7 فرآیند‌های بیولوژیکی.. 7

1-8 فرآیند‌های ترکیبی فتوشیمیایی-بیولوژیکی.. 7

1-9 فرآیند‌ فنتون.. 8

1-9-1 فرایند بیوفنتون.. 11

1-10 آنزیم و ویژگیهای آن.. 12

1-11 مزایای آنزیم‌ها.. 13

1-12 آنزیم گلوکزاکسیداز.. 14

1-12-1 تثبیت آنزیم و بررسی روش‌های آن.. 14

1-12-2 پارامترهای مؤثر در تثبیت آنزیم.. 16

1-13 نانوذرات تیتانیوم دی اکسید.. 18

1-14 اسفنج فلزی(متالفوم).. 21

1-15 لامپ ‌UV.. 25

1-16 دینامیک سیالات محاسباتی.. 26

1-17 روشهاي بررسي يک مسئلهي سيالاتي.. 26

1-17-1 روش تجربي.. 26

1-17-2 روش محاسباتي.. 27

1-17-3 مزایای دینامیک سیالات محاسباتی.. 27

1-17-4 انواع حلکنندهها.. 28

1-17-5 روشهای حلکننده.. 28

1-17-5-1 روش اختلاف محدود.. 29

1-17-5-2 روش عناصر محدود.. 29

1-17-5-3 روش هاي طيفي.. 29

1-17-6 روش حجم محدود.. 30

1-18 اهداف پروژه.. 30

فصل دوم: مواد و روشها..

2-1 مواد مصرفی.. 32

2-1-1 آنزيم گلوکزاکسیداز.. 32

2-1-2 گلوكز.. 32

2-1-3 FeSO₄. 7H₂O.. 32

2-1-4 مالاشیت گرین.. 32

2-1-5 تیتانیوم دی اکسید.. 33

2-2 تجهیزات.. 34

2-3 روش تهیه محلول‌های مورد استفاده.. 35

2-3-1 تهیه بافر استات.. 35

2-3-2 تهیه بافر فسفات.. 36

2-3-3 تهیه محلول آنزیمی گلوکزاکسیداز.. 36

2-3-4 تثبیت آنزیم گلوکزاکسیداز.. 36

2-3-5 سنجش میزان تثبیت آنزیم گلوکزاکسیداز.. 37

2-3-6 سنجش فعالیت آنزیم گلوکزاکسیداز.. 37

2-3-6-1 تهیه محلول‌ها در سنجش فعالیت آنزیمی.. 38

2-3-7 تثبیت نانوذرات TiO₂ بر روی اسفنج فلزی.. 38

2-3-8 تثبیت آنزیم گلوکزاکسیداز بر روی TiO₂/MF. 39

2-3-9 آنالیز غلظت مالاشیت گرین.. 39

2-3-10 راه‌اندازی دستگاه.. 40

2-3-11 نرم‌افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی.. 41

2-3-11-1 گمبیت.. 41

2-3-11-2 فلوئنت.. 42

فصل سوم: نتایج و بحث..

3-1 مطالعهی فعالیت آنزیم آزاد گلوکز اکسیداز و پارامترهای مؤثر بر فعالیت آن.. 44

3-1-1 بررسی تأثیر دمای محلول آنزیمی.. 44

3-1-2 بررسی تأثیر pH محلول آنزیمی.. 45

3-1-3 تأثیر زمان بر pH محلول آنزیمی.. 45

3-2 تثبیت آنزیم گلوکزاکسیداز بر روی MF/TiO₂ در مدت زمان یک ساعت 46

3-2-1 بررسی خصوصیات فیزیکی TiO₂/MF. 47

3-2-2 تصاویر SEM از تخلخلهای اسفنج فلزی قبل و بعد از تثبیت TiO₂ 48

3-3 رنگزدایی.. 50

3-3-1 نقش گلوکزاکسیداز در حذف آلاینده به روش ترکیبی فتوکاتالیستی- بیولوژیکی.. 50

3-3-2 بررسی جذب رنگ مالاشیت گرین بر روی فتوکاتالیست TiO₂/MF. 54

3-3-3 بررسی رنگزدایی مالاشیت گرین زیر نور لامپ UV.. 55

3-3-4 بررسی تأثیر عوامل مختلف در فرایند رنگزدایی از مالاشیت گرین در فنتون فتوبیوراکتور.. 57

3-3-4-1 بررسی غلظت رنگ مالاشیت گرین در رنگزدایی.. 57

3-3-4-2 اثر غلظت گلوکز بر رنگزدایی از مالاشیت گرین.. 57

3-3-4-3 اثر غلطت یون آهن در رنگزدایی از مالاشیت گرین.. 59

3-3-4-4 اثر pH در رنگزدایی از مالاشیت گرین.. 59

3-3-5 بررسی تأثیر دبی در رنگزدایی مالاشیت گرین.. 60

3-4 سینتیک رنگزدایی مالاشیت گرین.. 62

3-4-1 اثر غلظت گلوکز در سینتیک رنگزدایی.. 63

3-4-2 اثر غلطت یون آهن در سینتیک رنگزدایی.. 64

3-4-3 اثر pH در سینتیک رنگزدایی.. 65

3-5 بررسی قابلیت استفاده مجدد فنتونفتوبیوکاتالیست.. 67

3-6 بررسی پارامترهای سینتیک مدل توانی (Power law).. 68

3-7 مدل‌سازی CFD فرآیند ترکیبی همزمان راکتور فتوکاتالیستی و بیولوژیکی.. 70

3-7-1 شرح مسئله.. 70

3-7-2 هندسه سیستم.. 71

3-7-3 مدل دینامیکی سیالاتی.. 72

3-7-4 معادلات فیزیکی.. 73

3-7-1 نتایج مدل‌سازی.. 74

3-7-1-1 تغییرات فشار در طول راکتور.. 74

3-7-1-2 توزیع سرعت در راکتور.. 74

3-7-1-3 توزیع غلظت مواد.. 75

3-7-1-4 مقایسهی نتایج تجربی و عددی.. 76

نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………77

پیشنهادات………………………………………………………………………….78

مراجع……………………………………………………………………………..79

فهرست جدولها

‏جدول ‏1‑1: مقایسهی واکنشهای کاتالیستی فنتون همگن و غیرهمگن در شرایط مختلف.. 11

جدول ‏1‑2: طول موج و انرژی مورد نیاز برای تحریک نیمه‌رسانا‌های فتوکاتالیست.. 19

جدول ‏1‑3: مشخصات اسفنج فلزی.. 22

جدول‏1‑4: کاربردهای اسفنج فلزی با جنسهای مختلف… 25

جدول ‏2‑1: فهرست سایر مواد مورد استفاده.. 34

جدول ‏2‑2: انواع فایلهای اطلاعاتی نرمافزار گمبیت.. 42

جدول ‏3‑1: خصوصیات بستر متخلخل اسفنج فلزی.. 47

جدول ‏3‑2: ثابت سرعت (k) در حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) توسط فرآیندهای مختلف زیر نور UV از زمان صفر تا min20؛ دبی ورودیmL/min 5 63

جدول ‏3‑3: ثابت سرعت (k) در حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) در غلظتهای مختلف آهن زیر نور UV از زمان صفر تا زمان min20؛ دبی ورودیmL/min 5 65

جدول ‏3‑4: ثابت سرعت (k) در حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) در pH های مختلف آهن زیر نور UV تا زمان min20؛ دبی ورودیmL/min 5 66

جدول ‏3‑5: پارامتر‌های مدل P.L برای حذف فنتونفتوبیوکاتالیستی زیر نور UV 70

جدول ‏3‑6: ابعاد راکتور و بستر متخلخل.. 72

‏جدول 3‑7: خصوصیات بستر متخلخل.. 72

فهرست شکلها

شکل ‏1‑1: انواع روش‌های مختلف تصفیه آبی و پساب آبی.. 4

شکل ‏1‑2: طبقهبندی کلی سیستم فنتون.. 10

شکل‏1‑3: اسفنج فلزی با اندازهی حفرات متفاوت. از راست به چپ: ppi 15- ppi25- ppi50- ppi75. 23

شکل‏1‑4: اسفنج فلزی از جنس مس.. 24

شکل ‏1‑5: اسفنج فلزی با پوشش نقره.. 24

شکل ‏2‑1: مالاشیت گرین.. 33

شکل ‏2‑2: تصویر TEM نانوذرات Degussa P25 دارای اندازه میانگین کریستالیnm 21.. 33

شکل ‏2‑3: لامپ UV.. 35

شکل ‏2‑4: منحنی کالیبراسیون جذب H₂O₂ در nm351= ……. 38

شکل ‏2‑5: منحنی کالیبراسیون جذب مالاشیت گرین در nm 617 .. 40

شکل ‏2‑6: شماتیک راکتور با سیکل چرخشی باز در فرایند ترکیبی مورد استفاده.. 41

شکل ‏3‑1: فعالیت نسبی آنزیم آزاد گلوکزاکسیداز در دماهای مختلف 44

شکل ‏3‑2: فعالیت نسبی آنزیم آزاد گلوکزاکسیداز در pH های مختلف 45

شکل ‏3‑3: فعالیت نسبی آنزیم آزاد گلوکزاکسیداز در طی زمان.. 46

شکل ‏3‑4: فعالیت نسبی آنزیم تثبیت شده بر روی TiO₂/MF. 46

شکل ‏3‑5: آنالیز تصویری توسط دوربین 24 مگا پیکسلی از الف( قبل؛ ب( بعد از تثبیت TiO₂ بر روی MF. 47

شکل ‏3‑6: تصویر SEM از اندازه حفرات اسفنج فلزی قبل از تثبیت TiO₂ 47

‏3‑7: تصویر SEM از اندازه حفرات اسفنج فلزی بعد از تثبیت TiO₂ 48

‏3‑8: تصویر SEM از اسفنج فلزی: الف) قبل از تثبیت، ب) بعد از تثبیت TiO₂ 49

شکل ‏3‑9: مقایسه بازدهی حذف مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) توسط: بدون سوبسترا/GOx/TiO₂/Fe²⁺/UV و TiO₂/Fe²⁺/UV بر حسب زمان؛ دبی ورودیmL/min 5 52

شکل ‏3‑10: حساسیت فرایند فنتونفتوبیوکاتالیستی در حذف مالاشیت گرین نسبت به pH بافر بر حسب زمان در دبی ml/min5.. 53

شکل ‏3‑11: مقایسه بازدهی حذف مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) توسط: حضور بدون یون آهن GOx/TiO₂/UV و حضور یون آهن TiO₂/Fe²⁺/GOx/UV بر حسب زمان؛ دبی ورودیmL/min 5.. 53

شکل ‏3‑12: شمای کلی از فرآیند ترکیبی فنتون فتوکاتالیستی- بیولوژیکی 54

شکل ‏3‑13: میزان حذف رنگ مالاشیت گرین توسط جذب بر روی کاتالیست؛ mg/L 20[MG]₀=، دبی ورودیmL/min 5.. 55

شکل ‏3‑14: بازدهی حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) توسط فرآیندهای مختلف زیر نور UV؛ در min20Time= ، دبی ورودیmL/min 5.. 56

شکل ‏3‑15: بازدهی حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) توسط فرآیندهای مختلف زیر نور UV؛ در min60Time= ، دبی ورودیmL/min 5.. 56

شکل ‏3‑16: تأثیر غلظت آلایندهی مالاشیت گرین در فرایند رنگزدایی در فنتون فتو بیو-راکتور در mg/l20 [MG₀] =، دبی ml/min 5.. 57

شکل ‏3‑17: تأثیر غلظت گلوکز در فرایند رنگزدایی از مالاشیت گرین در فنتون فتوبیوراکتور در mg/l20 [MG₀] =، دبی ml/min 5.. 58

شکل ‏3‑18: ثابت سرعت درجه اول(k) در حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20MG]₀=) در غلظت‌های مختلف گلوکز؛ دبی ورودیmL/min 5، از زمان صفر تا 20 دقیقه 59

شکل ‏3‑19: تأثیر غلظت یون آهن در فرایند رنگزدایی از مالاشیت گرین در فنتون فتوبیوراکتور در mg/l20 [MG₀] =، دبی ml/min 5.. 59

شکل ‏3‑20: تاثیر pH در فرایند رنگزدایی از مالاشیت گرین در فنتون فتو بیو-راکتور در mg/l20 [MG₀] =، دبی ml/min 5.. 60

شکل ‏3‑21: سرعت واکنش حذف مالاشیت گرین (mg/L 20 [MG]₀=) در دبی‌های مختلف؛ mM 20 [glucose]=. 61

شکل ‏3‑22: نمودار سینتیکی حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) توسط فرآیندهای مختلف زیر نور UV؛ دبی ورودیmL/min 5.. 62

شکل ‏3‑23: نمودار سینتیکی حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) در غلظتهای مختلف گلوکز زیر نور UV؛ دبی ورودیmL/min 5.. 64

شکل ‏3‑24: نمودار سینتیکی بررسی حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) در غلظتهای مختلف Fe زیر نور UV؛ دبی ورودیmL/min 5.. 64

شکل ‏3‑25: نمودار سینتیکی حذف رنگ مالاشیت گرین (mg/L 20[MG]₀=) در pH های مختلف زیر نور UV؛ دبی ورودیmL/min 5.. 66

‏3‑26: بازدهی رنگزدایی فنتونفتوبیوکاتالیست GOx/TiO₂/Fe/MF در چهار سیکل متوالی زیر نور UV؛ دبی ورودی mL/min 5.. 67

شکل ‏3‑27: بررسی سینتیکی تغییرات آلاینده در راکتور ناپیوسته 69

شکل ‏3‑28: بررسی سینتیکی تغییرات گلوکز در راکتور ناپیوسته.. 70

‏3‑29: هندسه راکتور مدل سازی شده از دو نمای مختلف.. 71

شکل ‏3‑30: تغییرات فشار(Pascal) درون متخلخل در طول راکتور.. 74

شکل ‏3‑31: توزیع سرعت سیال (cm/s) در صفحه ؛ دبی ورودیmL/min 5؛ الف) نمای سه بعدی ب) نمای جلو.. 75

شکل ‏3‑32: توزیع غلظت رنگ مالاشیت گرین (mg/L)؛ mg/L20 [MG]₀= ،دبی ورودیmL/min 5 و mM 20 [glucose]=. 75

امتیاز 0 از 5 از 0 دیدگاه

قیمت اصلی 39,000 تومان بود.قیمت فعلی 25,000 تومان است.

تاریخ ایجاد دی 27, 1399
تاریخ بروزرسانی اسفند 13, 1401
فروش 1
دیدگاه 0

شرایط استفاده از محصول

تمام محصولات به ازای پرداخت پروژه تنها قابل استفاده می باشند. این بدین معنی است که برای استفاده از یک یا چند محصول ، لازم به خرید آن محصول است.

مزایای خرید این محصول:

دسترسی به فایل به صورت همیشگی
پشتیبانی رایگان
پشتیبانی 24 ساعته محصول
بازگشت وجه در صورت عدم رضایت مشتری

مشاهده قوانین سایت