فایل ورد کامل مقاله علمی درباره فرآیند جذب فورفورال و کاهش آلایندگی آن با استفاده از خاک‌اره در راکتور ناپیوسته

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله علمی درباره فرآیند جذب فورفورال و کاهش آلایندگی آن با استفاده از خاک‌اره در راکتور ناپیوسته دارای ۱۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله علمی درباره فرآیند جذب فورفورال و کاهش آلایندگی آن با استفاده از خاک‌اره در راکتور ناپیوسته  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله علمی درباره فرآیند جذب فورفورال و کاهش آلایندگی آن با استفاده از خاک‌اره در راکتور ناپیوسته،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله علمی درباره فرآیند جذب فورفورال و کاهش آلایندگی آن با استفاده از خاک‌اره در راکتور ناپیوسته :

-۱ مقدمه :

رشد روز افزون فعالیت های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست محیطی از سوی دیگر سبب شده است تا طی چند دهه اخیر مقادیر هنگفتی از آلاینده ها با دفع و دور ریز نامناسب فاضلابها و ضایعات مراکز صنعتی ، پخش آلاینده ها توسط پالایشگاهها ، صنایع پتروشیمی و نیروگاهها ، نشت آلاینده ها از مخازن نفتی زیرزمینی و ایستگاههای سوختگیری ، تصادف تانکرها و نفتکش ها و غیره وارد محیط زیست شوند. بخشی از آلاینده ها به ویژه قسمتی که از نظر ساختاری شبیه ترکیبات طبیعی هستند به سرعت توسط میکروارگانیسمهای موجود در آب و خاک و یا تحت تاثیر عوامل فیزیکی و بیولوژیکی تجزیه می شوند و بقیه در محیط زیست باقی خواهد ماند . تجمع این ترکیبات شیمیایی در داخل محیط زیست ، تهدیدی جدی برای سلامت انسان ، موجودات و اکوسیستمهای زنده است [۳ ]. از طرف دیگر با توجه به محدود بودن منابع آب ، آلودگی خاک و آب از مهمترین معضلات زیست محیطی هستند و در صورتیکه خاک آلوده پاکسازی و تصفیه نشود ، آلاینده ها بتدریج در عمق خاک نفوذ کرده و علاوه بر آلودگی خاک باعث آلودگی سفره های زیر زمینی که یکی از مهمترین منابع تامین آب در بسیاری از کشورهای جهان از جمله ایران است خواهدشد. این آلاینده ها دارای پتانسیل سرطان زایی ، جهش زایی ، و معلولیت جنین یا سمیت می باشند. لذا وجود این مواد در خروجی تصفیه خانه های فاضلاب شهری و صنعتی حائز اهمیت بوده و بایستی در حد مجاز استانداردهای تعیین شده برای خروجی تصفیه خانه های فاضلاب شهری و صنعتی کنترل شوند.۱]و۲و۳و[ ۴

-۱ -۱ فورفورال : (C4H3OCHO)

فورفورال یک ماده آلدئیدی بدون رنگ می باشد که هنگامیکه تازه تقطیر شده دارای یک بوی تند و تیز می باشد . بوی آن شبیه آلدئید بنزن است و در مجاورت نور و هوا به رنگ قرمز قهوه ای در می آید این ماده حلال تمام مواد آلی است و مواد غیر آلی در آن نامحلول هستند . در الکل ، اتر و بنزن قابل حل می باشد و در آب در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد به مقدار ۸/۳ درصد حل می شود. از لحاظ حرارتی پایدار می باشد و خواص فیزیکی آن تقریبا تا ۲۳۰ درجه سانتی گراد ( بجز رنگ ) ثابت می ماند .

فوفورال ماده ای سمی می باشد که در تماس با پوست مضر می باشد.بر روی سیستم عصبی مرکزی تاثیر می گذارد. فوفورال باعث ایجاد واکنشهای آلرژی زا و التهاب چشم و مخاط بینی می شود.

فورفورال حلال روغنها و برشهای مختلف نفتی است و برای همین از آن در صنایع پایه نفتی مانند پالایشگاه روغن موتور برای جداسازی ترکیبات آروماتیک ، ترکیبات گوگرد دار، اکسیژن دار و نیتروژن دار، همچنین لجن ها و برشهای نفتی از لوب اویل ها به منظور تولید روغن روانکاری، استفاده می شود. این ترکیبات موجود در روغن ،باعث پایین آمدن کیفیت روغن موتور می شود

، برای مثال حضور ترکیبات آروماتیک و اکسیژن دار در روانکار موجب تشکیل مواد پلیمری و رسوب بر روی قطعات داغ موتور

، هنگام کارکرد میشود. ترکیبات گوگرد دار و نیتروژن دار نیز اسیدی شدن روغن روانکار و در نهایت خوردگی انواع آلیاژبه کار رفته در چمچ ها ، موتورها و چرخ دنده ها را موجب می شود. همچنین مواد رسوبی (Sludge) می تواند سبب کاهش کارایی
رینگ پیستون ها وگرفتگی فیلترها و لوله های انتقال روغن می شود. تمام ناخالصی ها ی گفته شده در یک واحد استخراج فورفورال در پالایشگاه روغن موتور پاکسازی می شوند. و این باعث آلوده شدن پسابهای این کارخانجات به این ماده می شود و اثرات زیست محیطی سوئی بر جای می گذارد .

در جریان مطالعات علمی پسابهای پالایشگاه ها مشخص شده که اکثر این پسابهای شامل فورفورال ، از طریق چاه جذبی دفع می شوند که این باعث آلودگی خاک و در نهایت آلودگی آبهای زیر زمینی می شود.

در بررسی های انجام شده ، وجود میکروارگانیسمی که فوفورال را تجزیه کند یافت نشده است .همین موضوع باعث شده که استفاده از جاذبهای طبیعی که سازگاری زیادی با محیط زیست دارند و همچنین هزینه بسیار پایینی دارند، مورد توجه قرار گیرد.در

۲

۱۳th Iranian National Chemical Engineering Congress & 1st International Regional Chemical and Petroleum Engineering

Kermanshah, Iran, 25-28 October, 2010

-۲-۱ خاک اره

از نظر شیمیایی خاک اره سه بخش عمده تشکیل شده است:

• سلولز که ساختمان مولکولی آن از پلیمر کربوهیدرات تشکیل شده و ۳۸ تا ۵۰ درصد وزن چوب را تشکیل می دهد.الیاف سلولز در سود قابل حل است. زنجیره خطی پلیمر شامل تعداد زیادی گروه هیدروکسیل و کربوکسیل است.
• همی سلولز که دارای واحد های متفاوت منوساکاریدی می باشد و ۲۰ تا ۳۰ درصد وزن چوب را تشکیل می دهد. همی سلولز تشکیل شده از مولکول های عمده ای چون گروههای کربوکسیلی ، مونوکسیلی ، انواع قندها می باشد. در بازها به میزان زیادی قابل حل هستند.

• لیگنین از ترکیبات آروماتیک بوده و ساختار پلیمری سه بعدی دارد و ۲۰ تا ۳۰ درصد وزن چوب را تشکیل می دهد.

دارای گروههای هیدروکسیل ، کربونیلسطحمتوکسیدویژه می باشد. (m2 /g) 180 دارد.

-۲ مواد و روشها :

– ۱-۲ آماده سازی خاک اره

خاک اره مورد نیاز در این تحقیق از نجاری های سطح شهر خریداری گردید و با استفاده از الک های شماره ۴۰ و ۶۰ الک شده و ذرات با اندازه مش ۴۰ برای آزمایش انتخاب گردید. سپس با آب فراوان خاک اره ها طی سه مرحله شستشو داده شد و پس از آن یک مرحله نیز با آب مقطر شسته شد و در هوای محیط خشک گردید.

-۲-۲ تعیین PH بهینه جذب فورفورال

برای تعیین PH بهینه جذب فورفورال ، تعداد پنج ارلن انتخاب شد . با آب شهر و آب بدون یون کاملا شسته شد و ۵۰۰ میلی لیتر محلول فورفورال ( با غلظت ۱۵۰ میلی گرم در لیتر ) از محلول ذخیره برداشت گردید و در هر یک از ارلن ها ریخته شد. بعد در هر کدام از ارلن ها ، مقدار ۵ گرم خاک اره ریخته شدو PH آنها به ترتیب در ۴ ، ۵ ، ۶ ، ۷ و ۸ تنظیم گردید . ارلن های حاوی محلول به مدت ۳ ساعت با سرعت ۱۵۰ دور در دقیقه روی همزن قرار داده شد. با استفاده از قیف شیشه ای و کاغذ صافی واتمن نمونه ها در قوطی های پلاستیکی که قبلا شسته شده بود ریخته و بلافاصله برای اندازه گیری مقدار فورفورال باقیمانده در محلول ، آزمایش های جذب توسط دستگاه ) UV/VIS spectrometer مدل (PERKIN ELMER انجام گرفت و نتایج یاداشت گردید.

-۳-۲ آزمایش های جذب

تعداد پنج ارلن انتخاب شده و ابتدا با آب شهر و آب بدون یون کاملا شسته شده و ۵۰۰ میلی لیتر از محلول فورفورال با غلظت ۲۵۰

میلی گرم در لیتر در آن ریخته شد. در هر کدام از ارلن ها ، مقدار ۱۰ گرم خاک اره ریخته و pH محلول با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایش های قبلی ، روی ۶ تنظیم گردید. محلول ها بر روی همزن با سرعت ۱۵۰ دور در دقیقه و به مدت ۱۵ ، ۳۰ ، ۴۵ ، ۶۰ ، ۹۰ ، ۱۲۰ ، ۱۵۰ و ۱۸۰ دقیقه قرار گرفتند. بعد از زمان های سپری شده ، نمونه ها به ترتیب از روی همزن برداشته شد و با استفاده از قیف شیشه ای و کاغذ صافی واتمن ، نمونه ها را در قوطی های پلاستیکی که قبلا کاملا شسته شده بود ، ریخته و بلافاصله برای اندازه گیری مقدار فورفورال در محلول اقدام گردید.

۳

۱۳th Iranian National Chemical Engineering Congress & 1st International Regional Chemical and Petroleum Engineering

Kermanshah, Iran, 25-28 October, 2010

مقدار ظرفیت جذب تعادلی فورفورال و راندمان حذف به ترتیب زیر محاسبه شدند:

(mg/l) C0غلظت اولیه فوفورال ،(C0(mg/l غلظت تعادلی فوفورال پس از رسیدن به تعادل ، V(L) حجم محلول ،(M(g

جرم خاک اره خشک می باشد.

-۴ -۲ تعیین بهترین دوز جاذب

تعداد سه ارلن انتخاب شده و پس شستشو با آب شهری و آب بدون یون ۵۰۰ میلی لیتر از محلول فورفورال با غلظت ۲۵۰ میلی گرم در لیتر در آن ریخته شده و به هریک از ارلن ها به ترتیب ۱ ، ۵ و ۱۰ گرم خاک اره ریخته وPH محلول با توجه به آزمایش های قبلی ، روی ۶ تنظیم گردید. محلول ها بر روی همزن با سرعت ۱۵۰ دور در دقیقه و به مدت ۱۵ ، ۳۰ ، ۴۵، ۶۰و ۱۲۰ دقیقه قرار گرفتند.( زمان تعادل بدست آمده از مرحله قبل)
بعد از زمان های سپری شده ، نمونه ها به ترتیب از روی همزن برداشته شد و با استفاده از قیف شیشه ای وکاغذ صافی واتمن ، نمونه ها را در قوطی های پلاستیکی که قبلا کاملا شسته شده بود ، ریخته و بلافاصله برای اندازه گیری مقدار فورفورال در محلول اقدام گردید.

-۵-۲ ایزوترمهای جذب

ایزوترم جذب مرحله اولیه تعیین امکان سنجی فرآیند جذب میباشد و برای آنالیز و طراحی سیستم جذب مفید می باشد.مدل لانگمیر طبق زیر تعریف میشود:

که qe ظرفیت جذب فلز به ازای واحد وزن جاذب q m , (mg/g) ظرفیت جذب اشباع یا ماکزیمم را برای جذب تک لایه ای K L , (mg/g) ثابت مربوط به کشش بین جاذب و جذب شونده یا ثابت لانگمیر((L/mg و Ce غلظت تعادلی یونها (mg/L)
میباشد.

ثوابت q m و K L از نمودار خطی معادله زیر بدست می آید:

معادله لانگمیر بر اساس این فرضیات شکل گرفته است : ماکزیمم جذب وقتی اتفاق می افتد که یک لایه ازمولکولهای حل شونده روی سطح جاذب جذب شود .انرژی جذب ثابت است و هیچ نوع نقل مکان از مولکولهای جذب شونده در سطح وجود ندارد. ثوابت K L وm ازq برازش کردن دیتاهای آزمایشگاهی با ایزوترم لانگمیر بدست می آیند.

ایزوترم فرندلیچ فرم زیر را دارد:

فرم خطی معادله زیر به شکل زیر است:

۴

۱۳th Iranian National Chemical Engineering Congress & 1st International Regional Chemical and Petroleum Engineering

Kermanshah, Iran, 25-28 October, 2010 qe ظرفیت جذب فلز به ازای واحد وزن جاذب Ce , (mg/g) غلظت تعادلی یونها Kf , (mg/L) ثابت فرندلیچ , (mg/g)

n هم ثابت تجربی که شدت جذب را نشان میدهد((L/mg میباشند. مقدارKf و n با کشیدن نمودار بین Ln Ce و qe Ln به دست می آیند.
ایزوترم تمکین نیز به فرم زیر می باشد:

با خطی کردن آن به صورت زیر در می اید:

B=RT/b به گرمای جذب فرآیند مرتبط است.

ضریب رگرسیون نمودار R2 ،هرچه به مقدار یک نزدیک باشد نشان دهنده اینست که دیتاهای آزمایشی به طور خیلی خوبی ایزوترم را برازش می کنند و هرچه به مقدار صفر نزدیک تر باشد ، یعنی این ایزوترم برای این دیتاها مناسب نمی باشد. بنابراین معادله ای که مقدار ماکزیمم ضریب رگرسیون را ارائه دهد بهترین معادله برازش کننده دیتاها می باشد.

-۳ بحث و نتایج:

در این تحقیق پس از برپا کردن سیستم آزمایشگاهی ، ابتدا تاثیر پارامترهای pH محلول، دوز جاذب، غلظت اولیه فورفورال و اثر زمان تماس و سپس تطابق نتایج حاصله با ایزوترمهای تعادلی جذب بررسی گردید.

-۳-۱ اثر pH

pH محیطی که فرایند جذب در آن صورت می گیرد با تاثیر گذاشتن روی بار سطحی جاذب و درجه یونیزاسیون جذب شونده ، تاثیر زیادی روی میزان جذب دارد. تحقیقات انجام شده توسط سایر محققین نشان داده است که pH بهینه جذب ، بین ۵ تا ۸ متغیر است. [ ۷] به همین دلیل ، محدوده pH مورد بررسی در این تحقیق بین ۴ تا ۸ انتخاب و آزمایش های جذب انجام شد. تنظیم pH با استفاده از اسید سولفوریک ۰/۰۲۵ نرمال و هیدروکسید سدیم ۰/۰۲۵ نرمال انجام شد.

اثرpH بر روی راندمان جذب فورفورال توسط خاک اره در شکل ۱ نشان داده شده است.

۹۰
۸۰
ph=4 70
ph=5 60 اندمانر
ph=6 50

ph=7 40 (%)
ph=8 30

۲۰
۱۰
۰
۲۰۰ ۱۵۰ ۱۰۰ ۵۰ ۰

زمان ( min )

شکل -۱ تاثیر ph بر راندمان جذب فورفورال با استفاده از خاک اره

۵

۱۳th Iranian National Chemical Engineering Congress & 1st International Regional Chemical and Petroleum Engineering

Kermanshah, Iran, 25-28 October, 2010

حداقل راندمان جذب در pH=4 اتفاق می افتد. راندمان جذب در pH=4 برابر ۶۰/۶ درصد می باشد. با افزایش تدریجی pH،

راندمان جذب نیز افزایش می یابد به طوری که در pH=6 ، راندمان جذب فورفورال به ۸۴/۵ درصد می رسد. در pH=7 راندمان

کمتر شده است به طوریکه راندمان جذب برابر با ۸۱/۶ درصد می باشد و در pH=8 راندمان بدینجذب برابر ۸۰/۷ می باشد.

ترتیب با افزایش pH میزان راندمان جذب افزایش و دوباره کاهش پیدا کرده است. در pH=6 ماکزیمم مقدار جذب برای

فورفورال مشاهده شدهشکلاست. ( ۱و(۲