فهرست مطالب
فصل اول. مقدمه و کلیات تحقیق………………………………………………………………….1
1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………….2
1-1-1 بیان مساله……………………………………………………………………………………………………………4
1-1-2 اهمیت و ضرورت تحقیق……………………………………………………………………………………..6
1-1-3 اهداف………………………………………………………………………………………………………………..7
1-2 جذب………………………………………………………………………………………………………………………….8
1-2-1 جذب سطحی ………………………………………………………………………………………………………..8
1-2-2 عوامل موثر بر فرایند جذب…………………………………………………………………………………10
1-2-3 ایزوترم های جذب سطحی………………………………………………………………………………….12
1-2-4 سینتیک جذب……………………………………………………………………………………………………20
1-3 جاذب ها……………………………………………………………………………………………………………………22
1-3 -1 سیلیکا ژل………………………………………………………………………………………………………..23
1-3-2 زئولیت ها…………………………………………………………………………………………………………24
1-3-3 کربن فعال…………………………………………………………………………………………………………25
1-3-4 دیگر جاذب ها…………………………………………………………………………………………………..27
1-4 زئولیت ها………………………………………………………………………………………………………………….29
1-4-1 مشخصات…………………………………………………………………………………………………………29
1-4-2 تولید مصنوعی و فراوانی طبیعی…………………………………………………………………………..31
فصل دوم. ادبیات و پیشینه تحقیق……………………………………………………………….33 2-1 مطالعات انجام شده در ایران…………………………………………………………………………………………34
چهار |
2-2 پژوهش های انجام شده در سایر کشورها……………………………………………………………………….37
پنج |
فصل سوم. مواد و فرایند انجام آزمایش ها……………………………………………………48 3-1 مواد و تجهیزات………………………………………………………………………………………………………….49 3-2 تولید کریستالهای زئولیت موردنیت……………………………………………………………………………..51
3-2-1 تهيه ی ژل زئوليت……………………………………………………………………………………………..51
3-2-2 اختلاط و یکنواخت کردن ژل………………………………………………………………………………52
3-2-3 کريستاليزاسيون………………………………………………………………………………………………….52
3-2-4 فيلتر و خشک کردن زئوليت………………………………………………………………………………..53 3-3 پساب مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………..53 3-4 اندازه گیری شاخص ها……………………………………………………………………………………………….54
3-4-1 اندازه گیری شاخص COD…………………………………………………………………………………..54
3-4-2 اندازه گیری شاخص BOD…………………………………………………………………………………..55
3-4-3 اندازه گیری شاخص Turbidity……………………………………………………………………………55 3-5 طراحی آزمایش ها………………………………………………………………………………………………………56
3-5-1 هدف از طراحی آزمایش ها …………………………………………………………………………………56
3-5-2 طراحی آزمایش ها به روش RSM………………………………………………………………………..59
3-5-3 طراحی آماری آزمایش ها ……………………………………………………………………………………69
فصل چهارم. نتایج و بحث…………………………………………………………………………70 4-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………..71 4-2 ارزیابی پودرهای زئولیتی تهیهشده…………………………………………………………………………………71
4-2-1 آنالیز XRD زئولیت تهیه شده………………………………………………………………………………71
4-2-2 تصاویر SEM زئولیت تهیه شده…………………………………………………………………………..72
4-2-3 بررسي ساختار زئوليت پس از پايان فرآيند جذب توسط FTIR……………………………….73 4-3 تحلیل واریانس نتایج یا مطالعات ANOVA……………………………………………………………………75
شش |
4-3-1 تاثیر پارامترهای عملیاتی مدل بر بازدهی حذف شاخص ها……………………………………..82
4-3-2 بهینه سازی مدل…………………………………………………………………………………………………87 4-4 بررسی خصوصیات فرایند جذب………………………………………………………………………………….96
4-4-1 بررسی اثر pH بر روی فرایند جذب……………………………………………………………………..
شش |
96
4-4-2 بررسی اثر زمان تماس بر روی فرایند جذب………………………………………………………..100
4-4-3 بررسی سینتیک جذب……………………………………………………………………………………….103
4-4-4 بررسی اثر میزان جاذب بر روی فرایند جذب………………………………………………………112
4-4-5 بررسی ایزوترم های فرایند جذب……………………………………………………………………….116
فصل پنجم. جمع بندی و پیشنهادات………………………………………………………….124 5-1 جمع بندی……………………………………………………………………………………………………………….125 5-2 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………..127
منابع و مراجع………………………………………………………………………………………..128
ضمائم………………………………………………………………………………………………….136
هفت |
فهرست جداول
جدول 3-1. دامنه و سطح متغیرهای مطالعه شده، طراحی توسط CCFD…………………………………..69
جدول 4-1. متغیرها و پاسخ های واقعی و پیش بینی شده از طراحی آزمایش……………………………75
جدول 4-2. تجزیه و تحلیل واریانس برای مدل چند جمله ای حذف COD……………………………..79
جدول 4-3. تجزیه و تحلیل واریانس برای مدل چند جمله ای حذف BOD……………………………..79
جدول 4-4. تجزیه و تحلیل واریانس برای مدل چند جمله ای حذف Turbidity……………………….80
جدول 4-5. پارامترهای تکمیلی مدل به دست آمده برای حذف COD……………………………………..80
جدول 4-6. پارامترهای تکمیلی مدل به دست آمده برای حذف BOD……………………………………..81
جدول 4-7. پارامترهای تکمیلی مدل به دست آمده برای حذف Turbidity……………………………….81
جدول 4-8. هدف ها و محدوده و اهمیت پارامترهای بهینه سازی سناریو 1………………………………89
جدول 4-9. راه حل های بهینه سازی به دست آمده و وضعیت راه حل منتخب در سناریو 1……….89
جدول 4-10. هدف ها و محدوده و اهمیت پارامترهای بهینه سازی سناریو 2……………………………91
جدول 4-11. راه حل های بهینه سازی به دست آمده و وضعیت راه حل منتخب در سناریو 2…….91
جدول 4-12. هدف ها و محدوده و اهمیت پارامترهای بهینه سازی سناریو 3……………………………92
جدول 4-13. راه حل های بهینه سازی به دست آمده و وضعیت راه حل منتخب در سناریو 3…….92
جدول 4-14. هدف ها و محدوده و اهمیت پارامترهای بهینه سازی سناریو 4……………………………93
جدول 4-15. راه حل های بهینه سازی به دست آمده و وضعیت راه حل منتخب در سناریو 4…….94
جدول 4-16. نتایج به دست آمده اثر pH بر روی راندمان های حذف………………………………………99
هشت |
جدول 4-17. نتایج به دست آمده اثر زمان تماس روی راندمان های حذف……………………………..102
جدول 4-18. پارامترهای محاسبه شده در بررسی سینتیکی نتایج……………………………………………111
جدول 4-19. نتایج به دست آمده اثر مقدار ماده ی جاذب روی راندمان های حذف…………………116
هشت |
فهرست تصاویر و نمودارها
شکل 1-1. شکل شماتیک نشان دهنده ی مکان های جذب یکسان، اشغال شده و آزاد تشریح کننده فرض های پایه ای مدل……………………………………………………………………………………………………….18
شکل 1-2. فرم رایج ضد رطوبت ژل سیلیکا………………………………………………………………………….24
شکل 1-3. زئولیت……………………………………………………………………………………………………………..25
شکل 1-4. کربن فعال…………………………………………………………………………………………………………26
شکل 1-5. ساختار مولکولی متخلخل کلینوپتیلولیت(زئولیت)……………………………………………………30
شکل 3-1. راکتور پلی اتیلنی با روکش استیل مورد استفاده در فرآيند هيدروترمال در توليد زئوليت……………………………………………………………………………………………………………………………..50
شکل 3-2. نقاط مورد استفاده در طراحی CCD برای دو متغیر…………………………………………………61
شکل 4-1. آنالیز XRD کریستالهای زئولیتی موردنیت تهیهشده در این تحقیق…………………………..72
شکل 4-2. تصاویر SEM کریستالهای موردنیتی……………………………………………………………………73
شکل 4-3. طيف FTIR زئوليت قبل از انجام فرآيند جذب………………………………………………………
نه |
74
شکل 4-4. طيف FTIRزئوليت پس از انجام فرآيند جذب……………………………………………………..
نه |
74
شکل 4-5. مقایسه ی مقادیر پیش بینی شده و اندازه گیری شده برای بازدهی حذف COD………….
ده |
76
شکل 4-6. مقایسه ی مقادیر پیش بینی شده و اندازه گیری شده برای بازدهی حذف BOD………….77
شکل 4-7. مقایسه ی مقادیر پیش بینی شده و اندازه گیری شده برای بازدهی حذف Turbidity……78
شکل 4-8. نمودارهای کنتور و سه بعدی تاثیر pH و مقدار ماده ی جاذب روی بازدهی حذف COD………………………………………………………………………………………………………………………………..85
شکل 4-9. نمودارهای کنتور و سه بعدی تاثیر زمان تماس و مقدار ماده ی جاذب روی بازدهی حذف COD………………………………………………………………………………………………………………………………..86
شکل 4-10. نمودارهای کنتور و سه بعدی تاثیر pH و زمان تماس روی بازدهی حذف BOD………….86
شکل 4-11. نمودارهای کنتور و سه بعدی تاثیر pH و مقدار ماده ی جاذب روی بازدهی حذف ……BOD…………………………………………………………………………………………………………………………86
شکل 4-12. نمودارهای کنتور و سه بعدی تاثیر زمان تماس و مقدار ماده ی جاذب روی بازدهی حذف BOD………………………………………………………………………………………………………………………………..87
شکل 4-13. نمودارهای کنتور و سه بعدی تاثیر زمان تماس و مقدار ماده ی جاذب روی بازدهی حذف Turbidity………………………………………………………………………………………………………………………….87
شکل 4-14. مطلوبیت پارامترها برای راه حل منتخب سناریو 1…………………………………………………..90
شکل 4-15. مطلوبیت پارامترها برای راه حل منتخب سناریو 2…………………………………………………..91
شکل 4-16. مطلوبیت پارامترها برای راه حل منتخب سناریو 3…………………………………………………..93
شکل 4-17. مطلوبیت پارامترها برای راه حل منتخب سناریو 4…………………………………………………..94
شکل 4-18. نمودارهای بهینه سازی گرافیکی تک پارامتری در حالت های مختلف……………………….95
شکل 4-19. نمودارهای بهینه سازی گرافیکی دو پارامتری در حالت های مختلف…………………………
ده |
96
شکل 4-20. نمودارهای بهینه سازی گرافیکی سه پارامتری در حالت های مختلف………………………..
یازده |
96
شکل 4-21. اثر pH بر روی راندمان حذف COD……………………………………………………………………97
شکل 4-22. اثر pH بر روی راندمان حذف BOD……………………………………………………………………
دوازده |
98
شکل 4-23. اثر pH بر روی راندمان حذف Turbidity……………………………………………………………..99
شکل 4-24. اثر زمان تماس بر روی راندمان حذف COD…………………………………………………………101
شکل 4-25. اثر زمان تماس بر روی راندمان حذف BOD…………………………………………………………101
شکل 4-26. اثر زمان تماس بر روی راندمان حذف Turbidity…………………………………………………..102
شکل 4-27. معادله ی خطی شده موریس-وبر برای راندمان حذف COD………………………………….105
شکل 4-28. معادله ی خطی شده موریس-وبر برای راندمان حذف BOD………………………………….105
شکل 4-29. معادله ی خطی شده موریس-وبر برای راندمان حذف Turbidity……………………………106
شکل 4-30. معادله ی خطی شده شبه مرتبه ی اول برای راندمان حذف COD………………………..107
شکل 4-31. معادله ی خطی شده شبه مرتبه ی اول برای راندمان حذف BOD………………………..108
شکل 4-32. معادله ی خطی شده شبه مرتبه ی اول برای راندمان حذف Turbidity………………….108
شکل 4-33. معادله ی خطی شده شبه مرتبه ی دوم برای راندمان حذف COD………………………..110
شکل 4-34. معادله ی خطی شده شبه مرتبه ی دوم برای راندمان حذف BOD………………………..110
شکل 4-35. معادله ی خطی شده شبه مرتبه ی دوم برای راندمان حذف Turbidity………………….111
شکل 4-36. اثر مقدار ماده ی جاذب روی راندمان حذف COD…………………………………………….113
شکل 4-37. اثر مقدار ماده ی جاذب روی راندمان حذف BOD…………………………………………….114
شکل 4-38. اثر مقدار ماده ی جاذب روی راندمان حذف Turbidity………………………………………115
شکل 4-39. معادله ی خطی شده ی لانگ مویر برای نتایج راندمان حذف COD……………………..118
شکل 4-40. معادله ی خطی شده ی لانگ مویر برای نتایج راندمان حذف BOD……………………..119
شکل 4-41. معادله ی خطی شده ی لانگ مویر برای نتایج راندمان حذف Turbidity………………..119
یازده |
یازده |
شکل 4-42. معادله ی خطی شده ی فروندلیچ برای نتایج راندمان حذف COD………………………..121
شکل 4-43. معادله ی خطی شده ی فروندلیچ برای نتایج راندمان حذف BOD………………………..122
شکل 4-44. معادله ی خطی شده ی فروندلیچ برای نتایج راندمان حذف Turbidity………………….122
شکل 1. نمودار کلی تاثیر انحراف پارامترها روی حذف COD………………………………………………….140
شکل 2. نمودار کلی تاثیر انحراف پارامترها روی حذف BOD………………………………………………….140
شکل 3. نمودار کلی تاثیر انحراف پارامترها روی حذف Turbidity……………………………………………141
شکل 4. نمودار تاثیر پارامتر pH روی بازدهی حذف COD………………………………………………………142
شکل 5. نمودار تاثیر پارامتر pH روی بازدهی حذف BOD………………………………………………………142
شکل 6. نمودار تاثیر پارامتر pH روی بازدهی حذف Turbidity………………………………………………..143
شکل 7. نمودار برهم کنش pH و مقدار ماده ی جاذب در فرایند حذف COD……………………………..143
شکل 8. نمودار برهم کنش pH و زمان تماس در فرایند حذف BOD…………………………………………144
شکل 9. نمودار برهم کنش pH و مقدار ماده ی جاذب در فرایند حذف BOD……………………………..144
شکل 10. نمودار تاثیر پارامتر زمان تماس روی بازدهی حذف COD…………………………………………145
شکل 11. نمودار تاثیر پارامتر زمان تماس روی بازدهی حذف BOD…………………………………………145
شکل 12. نمودار تاثیر پارامتر زمان تماس روی بازدهی حذف Turbidity………………………………….146
یازده |
شکل 13. نمودار برهم کنش زمان تماس و مقدار ماده ی جاذب در فرایند حذف COD……………….146
شکل 14. نمودار برهم کنش زمان تماس و مقدار ماده ی جاذب در فرایند حذف BOD………………..147
شکل 15. نمودار برهم کنش زمان تماس و مقدار ماده ی جاذب در فرایند حذف Turbidity………….147
شکل 16. نمودار تاثیر پارامتر مقدار ماده ی جاذب روی بازدهی حذف COD……………………………..148
دوازده |
