بررسی آزمایشگاهی و مدلسازی حذف نیکل از پساب مصنوعی با جاذب شلتوک برنج اصلاح شده در رآکتور پیوسته به روش سطح پاسخ (RSM)
 

 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
 
بررسی آزمایشگاهی و مدلسازی حذف نیکل از پساب مصنوعی با جاذب شلتوک برنج اصلاح شده در رآکتور پیوسته به روش سطح پاسخ (RSM)
 
 
توسط
 
فاطمه آزادی
 
 
روش جذب سطحی از روش های موثر در حذف فلزات و از جمله فلز نیکل می باشد. در این تحقیق از شلتوک برنج اصلاح شده بازی به عنوان ماده جاذب استفاده شده است. از آنجا که این جاذب ماده ای طبیعی با سطح تماس بالا می باشد، علاوه بر توانایی بالا در جذب فلز، ارزان قیمت و در دسترس است و عملیات جذب را مقرون به صرفه می نماید. همچنین آزمایشات به صورت سیستم پیوسته ستون جهت حذف فلز انجام شده است.
به منظور بررسی اثرات و بهینه سازی پارامتر های موثر بر راندمان جذب شامل ارتفاع جاذب، دبی ورودی به ستون و غلظت اولیه نیکل، طرح آزمایش با بهره گرفتن از روش سطح پاسخ و با به کارگیری طرح آزمایش مرکب مرکزی انجام گرفت. نتایج حاصل از انجام آزمایشها توسط نرم افزار Design Expert آنالیز و تحلیل شد و مناسب ترین مدل به منظور رسم منحنی های سطح پاسخ که روش مرتبه دوم بوده است مشخص گردید. همچنین از مدلهای تجربی Adam-Bohart و توماس به منظور تطبیق نتایج آزمایشها استفاده گردید. بر اساس نتایج بدست آمده ارتفاع جاذب بیشترین اثر را بر راندمان جذب داشته و با تاثیر مثبت وارد می گردد. دو فاکتور دبی و غلظت ورودی نیکل اثرات کمتری بر جذب داشته و با افزایش هر یک از آنها راندمان کاهش می یابد. همچنین بالاترین بازدهی جذب برابر 8/69 % و بیشترین ظرفیت جذبی ستون برابر 33/16 میلی گرم نیکل در واحد جرم جاذب بوده است.
 
 
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                                                                               صفحه
 
1- مقدمه. 2
1-1- کلیات. 2
1-2- ضرورت انجام تحقیق 4
1-3- اهداف تحقیق. 6
1-4- نوآوری تحقیق 6
1-5- ساختار پایان نامه. 7
2- پیشینه و تئوری تحقیق.9
2-1- مقدمه 9
2-2- پیشینه تحقیق. 9
2-2-1- انواع جاذب.9
2-2-1-1- پوسته برنج9
2-2-1-2- کربن فعال11
2-2-1-3- پوسته گردو12
2-2-1-4- خاک اره12
2-2-1-5- نانو ذرات کربنی13
 
عنوان                                                                                               صفحه
 
2-2-1-6- سایر جاذب ها14
2-2-2- انجام آزمایشات با بهره گرفتن از سیستم ستون15
2-2-3– استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) در مدلسازی آزمایش16
2-2-4– انجام آزمایشات با بهره گرفتن از سیستم ستون و مدلسازی توسط روش RSM18
2-3- تئوری تحقیق.18
2-3-1- روش سطح پاسخ(RSM). 18
2-3-1-1-روش شناسی سطح پاسخ.18
2-3-1-2- طرحهای آزمایشی برای برازانیدن سطح های پاسخ.20
2-3-1-3- انواع طرح های سطح پاسخ21
2-3-1-4- طرح های مرکب مرکزی (CCD) 24
2-3-2- تئوری جذب سطحی27
2-3-2-1- ایزوترم جذب پایه.29
2-3-2-2- مدل های تجربی برای مدلسازی نتایج آزمایشها.31
2-3-2-2-1- مدل Adam-Bohart.31
2-3-2-2-2- مدل توماس32
2-4-جمع بندی33
3- مواد و روشها 35
3-1- مقدمه35
3-2- مواد مورد استفاده.35
3-2-1- جاذب مورد استفاده: شلتوک برنج اصلاح شده بازی.35
3-2-2- فاضلاب مصنوعی حاوی فلز سنگین.36
3-2-3- سایر مواد مورد استفاده36
3-3- دستگاه های مورد استفاده.37
3-4- روش های مورد استفاده37
عنوان                                                                                              صفحه
 
3-4-1- آماده سازی ستون.37
3-4-2- طراحی آزمایشها به کمک روش RSM39
3-4-3- روش تعیین بازدهی جذب در هر آزمایش.41
3-4-4- روش انجام آزمایش غیر پیوسته.43
4- نتایج .46
4-1-مقدمه.46
4-2- نتایج آزمایش های غیر پیوسته.46
4-3- نتایج آزمایش های انجام شده بر مبنای روش سطح پاسخ به منظور بررسی عوامل موثر بر بازدهی جذب فلز سنگین.49
4-4- تحلیل نتایج.52
4-4-1- تحلیل واریانس.68
4-4-1-1- تحلیل واریانس مدل چند جمله ای مرتبه دوم68
4-4-1-2- تحلیل واریانس مدل خطی.72
4-4-2- تعیین بهترین رابطه.74
4-5- ترکیبات مختلف پارامتر ها در اهداف تعیین شده مجموعه آزمایش ها79
4-6- تطبیق نتایج بدست آمده از آزمایش های پیوسته با مدل های تجربی.81
5- نتیجه گیری و پیشنهادات 85
5-1- نتیجه گیری.85
5-2- پیشنهادات86
فهرست منابع.88
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول­ها
 
 
عنوان و شماره                                                                               صفحه
 
جدول 2-1- خلاصه نتایج تحقیقات صورت گرفته بر روی حذف فلزات سنگین مختلف به                                                                       کمک پوسته برنج (سعادت، 1391) 10
جدول 2-2- ترکیب های مختلف کد شده پارامتر ها در طرح متشکل از 3 پارامتر 26
جدول 2-3- مقایسه بین جذب فیزیکی و شیمیایی 28
جدول 3-1- پارامترهای مستقل طرح و سطوح مقادیر و کد های مربوطه 40
جدول 3-2- پارامترهای مورد نظر در این مطالعات و ترکیبات مختلف آزمایشها 41
جدول 4-1- مقدار غلظت تعادلی نیکل، بازدهی جذب و مقدار نیکل جذب شده در واحد      جرم جاذب در آزمایش های غیرپیوسته 47
جدول 4-2- نتایج آزمایش های انجام شده بر مبنای روش سطح پاسخ 50
جدول 4-3- میزان غلظت خروجی نیکل را در زمان های مختلف از ستون با حداکثر بازدهی جذب نیکل 52
جدول 4-4- نتایج آنالیز برنامه Design Expert جهت انتخاب مدل ریاضی 60
جدول 4-5- تحلیل واریانس مدل چند جمله ای درجه دوم (نتایج آنالیز برنامه Design Expert) 69
 
 
عنوان و شماره                                                                                 صفحه
 
جدول 4-6- ضرایب ثابت، اثرات خطی، مربعی و متقابل پارامتر های مدل مرتبه دوم 70
جدول 4-7- تحلیل واریانس مدل خطی (نتایج آنالیز برنامه Design Expert) 72
جدول 4-8- ضرایب ثابت و اثرات خطی پارامتر های مدل خطی 74
جدول 4-9- نتایج مقایسه درصد حذف نیکل حاصل از کاربرد روابط مرتبه دوم و خطی 75
جدول 4-10- ترکیبات مختلف پارامتر ها را در مدل مرتبه دوم برای بدست آوردن حداکثر راندمان 80
جدول 4-11- پارامتر های مدل Adam-Bohart 82
جدول 4-12- پارامتر های مدل توماس 83