1-4-1- مهمترین عوامل موثر بر جذب سطحی…………… 10
1-4-1-1- مساحت سطح جذب………………….. 10
1-4-1-2- ماهیت ماده جذب شونده و جاذب………. 11
1-4-1-3- pH……………………………. 11
1-4-1-4- دما……………………………. 11
1-4-2- اساس پدیده جذب سطحی……………………… 12
1-4-3- مکانیسم فرآیند جذب……………………… 13
1-4-3-1- جذب سطحی فیزیکی……………………… 14
1-4-3-2- جذب سطحی شیمیایی……………………. 15
1-4-4- جاذب های مورد استفاده در جذب سطحی………… 16
1-5- متداولترین جاذب های مورد استفاده در حذف آرسنیک. 17
1-5-1- کیتوسان و نانوکامپوزیت های آن…………. 17
1-5-2- آلومینای فعال……………………….. 19
1-5-3- نانوذرات آهن صفر ظرفیتی………………. 20
1-6- ایزوترم های جذب سطحی……………………… 20
1-6-1- ایزوترم جذب لانگمویر………………….. 21
1-6-2- ایزوترم فروندلیچ…………………….. 23
1-7- سنتیک جذب……………………………….. 24
1-7-1- مدل سنتیکی شبه مرتبه اول……………… 25
1-7-2- مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم……………… 25
1-7-3- مدل نفوذ درون ذره­ای………………….. 26
1-8- برخی از مواد دارای خاصیت آنتی باکتریال……… 27
1-8-1- کیتوسان…………………………….. 27
1-8-2- یون های مس و کمپلکس کیتوسان- مس……….. 28
1-8-3- نانوذرات نقره……………………….. 29
1-9- مروری بر کارهای انجام شده…………………. 30
1-10- اهداف پروژه حاضر………………………… 34

فصل دوم
مواد و روش ها
 
2-1- مواد شیمیایی مورد استفاده…………………. 39
2-2- جاذب های مورد استفاده برای حذف آرسنیک (III)……. 42
2-3- تهیه جاذب ها…………………………….. 42
2-3-1- روش تهیه کامپوزیت کیتوسان/نانوآلومینا…. 42
2-3-2- روش سنتز نانو جاذب کیتوسان/آلومینا اصلاح شده با مس(II) 42
2-4- دستگاه های مورد استفاده…………………… 43
2-5- بررسی خصوصیات جاذب ها…………………….. 43
2-6- روش تهیه محلول استاندارد آرسنیت……………. 44
2-7- آزمایشات جذب دسته ای (بچ)…………………. 45
2-7-1- بررسی مقدار بهینه نانوآلومینا در کامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 جهت حذف As(III)…………………………………. 45
2-7-2- بررسی نسبت بهینه مس به کیتوسان در نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 جهت حذف As(III)   …………………………….. 46
2-7-3- بررسی تاثیر غلظت اولیه آرسنیک بر فرآیند جذب سطحی (مطالعات ایزوترم جذب)…………………………. 46
2-7-4- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب سطحی As(III) (مطالعات سنتیک جذب)…………………………………… 47
2-8- بازجذب و استفاده مجدد از جاذب ها…………… 47
2-9- روش آنالیز………………………………. 48
2-10- بررسی اثر تداخل یون های رایج……………… 48
2-11- بررسی خاصیت ضد میکروبی جاذب ها……………. 48

فصل سوم
نتایج و بحث

3-1- بررسی ساختار و ویژگیهای جاذبهای کیتوسان، کیتوسان/نانوآلومینا و مس-کیتوسان/نانوآلومینا…….. 53
3-1-1- ویژگی های مورفولوژی جاذب ها……………. 53
3-1-2- مطالعاتEDX  جاذب ها…………………… 56
3-1-3- مطالعاتAFM  جاذب ها…………………… 57
3-1-4- مطالعاتXRD  جاذب ها…………………… 58

3-1-5- مطالعات FTIR جاذب ها …………………. 61
3-2- ساختار فرضی نانوکامپوزیت کیتوسان/آلومینا……. 66
3-3- بررسی پارامترهای موثر بر جذب As(III) به روش ناپیوسته در دمای محیط و pH خنثی……………………………….. 69
3-3-1- بررسی مقدار بهینه نانوذرات آلومینا در Chitosan/nano-Al2O3 جهت حذف As(III)…………………………………… 69
3-3-2- بررسی نسبت بهینه مس به کیتوسان در نانوجاذب اصلاح شده جهت حذف As(III)……………………………….. 70
3-3-3- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب سطحی 71
3-3-4- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب سطحی As(III) 73
3-4- ایزوترم های جذب سطحی……………………… 77
3-4-1- بررسی ایزوترم های جذب As(III) توسط جاذب کیتوسان. 77
3-4-1-1- بررسی ایزوترم لانگمویر……………….. 77
3-4-1-2- بررسی ایزوترم فروندلیج………………. 78
3-4-2- بررسی ایزوترم های جذب As(III) توسط نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 81
3-4-2-1- بررسی ایزوترم لانگمویر……………….. 81
3-4-2-2- بررسی ایزوترم فروندلیج………………. 82
3-4-3- بررسی ایزوترم های جذب As(III) توسط نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3……………………………………………. 84
3-4-2-1- بررسی ایزوترم لانگمویر……………….. 84
3-4-2-2- بررسی ایزوترم فروندلیج………………. 85
3-5- سنتیک­های جذب سطحی………………………… 87
3-5-1- مدل سنتیکی شبه مرتبه اول………………. 88
3-5-2- مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم………………. 91
3-5-3- مدل نفوذ درون ذره­ای…………………… 95
3-6- اثر pH اولیه……………………………. 98
6-7- اثر تداخل یون های رایج…………………… 100
3-8- قابلیت استفاده مجدد از جاذب………………. 101
3-9- حذف آرسنیک از آب های طبیعی………………. 101
3-6- فعالیت ضدمیکروبی………………………… 102
4- نتیجه گیری……………………………….. 104
5- پیشنهادات………………………………… 106
6- منابع……………………………………. 107
 


فهرست اشکال

شکل 1-1- مراحل جذب در سطوح درونی…………………. 13
شکل 1-2- نمودار خطی ایزوترم جذب لانگمویر…………. 22
شکل 1-3- مقایسه نمودارهای ایزوترم جذب فروندلیچ بر اساس مقادیر n 24
شکل 3-1- تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه جاذب های (a کیتوسان (b نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3  و (c نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 ………………………………………… 54
شکل 3-2- میکروگراف های SEM از   (a کیتوسان خالص   (b نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3                   (c نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3     پس از جذب………………………………………. 55
شکل3-3- آنالیز EDX مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 56
شکل 3-4- تصاویر AFM از سطح نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 57
شکل 3-5- پراش اشعه X نمونه نانوذرات آلومینا…….. 58
شکل 3-6- پراش اشعه X نمونه کیتوسان…………….. 59
شکل 3-7- پراش اشعه ایکس نمونه نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 60
شکل 3-8- پراش اشعه ایکس نمونه نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 60
شکل 3-9- فازهای کریستالی (a Chitosan/nano-Al2O3 و (b Cu-chitosan/nano-Al2O3 با توجه به الگوهای XRD آنها………………………. 61
شکل3-10- طیف FT-IR مربوط به کیتوسان……………… 62
شکل3-11- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 63
شکل3-12- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 64
شکل3-13- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3 پس از جذب 65
شکل 3-14- طیف FTIR         (a کیتوسان خالص     (b Chitosan/nano-Al2O3       (c و (d نانوجاذب  Cu-chitosan/nano-Al2O3   قبل و  پس از جذب 66
شکل 3-15- ساختار فرضی نانو کامپوزیت کیتوسان/آلومینا. 67
شکل 3-16- ساختار کمپلکس کیتوسان-مس (a) مدل پل (b) مدل آویز 68
شکل 3-17- تاثیر غلظت اولیه As(III) بر ظرفیت جذب سطحی جاذب های مورد استفاده……………………………………… 72
شکل 3-18- داده های سنتیک برای جذب As(III) بر روی جاذب های مورد استفاده……………………………………… 75
شکل 3-19- فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای جاذب کیتوسان خالص 78

این مطلب را هم بخوانید :

شکل 3-20- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای جاذب کیتوسان خالص 79
شکل 3-21- فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3…………………………………………. 81
شکل 3-22- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3…………………………………………. 83
شکل 3-23- فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 85
شکل 3-24- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 86
شکل 3-25- مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III) روی جاذب کیتوسان 88
شکل 3-26- مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III) روی نانو جاذب Chitosan/nano-Al2O3…………………………………. 89
شکل 3-27- مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3 90
شکل 3-28- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III) روی کیتوسان 91
شکل 3-29- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III) روی Chitosan/nano-Al2O3 92
شکل 3-30- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3…………………………………………. 93
شکل 3-31- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی کیتوسان 95
شکل 3-32- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی Chitosan/nano-Al2O3 96
شکل 3-33- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3 96
شکل 3-34- اثر pH اولیه روی جذب As(III) توسط کیتوسان خالص،   Chitosan/nano Al2O3  و           Cu-chitosan/nano Al2O3………………. 99
شکل3-35- تعیین pHpzc برای جاذب های کیتوسان ، Chitosan/nano Al2O3 و       Cu-chitosan/nano Al2O3…………………………………. 99
شکل 3-36- ظرفیت جذب As(III) در حضور آنیون های تداخل (500 mg/l). شرایط آزمایش: غلظت آرسنیک سه ظرفیتی 50 mg/l و مقدار جاذب 2 g/l 100
شکل 3-37- بازده جذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 نسبت به چرخه های بازسازی 101
شکل3-38- نمودار MIC جاذب ها در برابر گونه های مختلف میکروبی 104

فهرست جداول
 
جدول2-1- مشخصات مهم کیتوسان……………………. 39
جدول 2-2- مشخصات مهم نانو ذرات آلومینا………….. 40
جدول 2-3- مشخصات مهم سدیم آرسنیت……………….. 41
جدول3-1- درصد اتمی و وزنی عناصر مورد استفاده در نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al2O3…………………………………. 57
جدول 3-2- بررسی تاثیر نسبت آلومینا به کیتوسان بر خواص جذبی Chitosan/nano-Al2O3…………………………………. 69
جدول 3-3- بررسی نسبت مس به گلوکز آمین بر روی جذب جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3…………………………………………. 70
جدول3-4- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب سطحی جاذب کیتوسان……………………………………………. 71
جدول3-5- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III) بر فرآیند جذب Chitosan/nano-Al2O3……………………………………………. 71
جدول3-6- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III) بر فرآیند جذب Cu-chitosan/nano-Al2O3…………………………………………. 72
جدول3-7- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب As(III) توسط کیتوسان……………………………………………. 74
جدول3-8- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب As(III) توسط Chitosan/nano-Al2O3…………………………………………. 74
جدول3-9- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب آرسنیک توسط Cu-chitosan/nano-Al2O3…………………………………. 75
جدول3-10- بررسی ایزوترم لانگمویر جاذب کیتوسان خالص.. 77
جدول3-11- پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III) روی کیتوسان خالص………………………………………… 78
جدول3-12- بررسی ایزوترم فروندلیچ جاذب کیتوسان خالص. 80
جدول3-13- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III) روی کیتوسان خالص………………………………………… 80
جدول3-14- بررسی ایزوترم لانگمویر نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 81
جدول 3-15- پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III) روی Chitosan/nano-Al2O3…………………………………. 82
جدول3-16- بررسی ایزوترم فروندلیچ نانو جاذب Chitosan/nano-Al2O3 82
جدول 3-17- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III) روی Chitosan/nano-Al2O3…………………………………………. 83
جدول3-18- بررسی ایزوترم لانگمویر نانو جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 84
جدول 3-19- پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3…………………………………. 85
جدول3-20- بررسی ایزوترم فروندیچ نانو جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 86
جدول 3-21- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III) روی Cu-chitosan/nano-Al2O3…………………………………. 86
جدول3-22- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب کیتوسان 88
جدول3-23- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب Chitosan/nano-Al2O3 89
جدول3-24- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 90
جدول3-25- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب کیتوسان 91
جدول3-26- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب Chitosan/nano-Al2O3 92
جدول3-27- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب Cu-chitosan/nano-Al2O3 93
جدول 3-28- پارامترهای مدل های سنتیکی شبه مرتبه اول و دوم برای جذب As(III) روی کیتوسان……………………………… 94
جدول 3-29- پارامترهای مدل های سنتیکی شبه مرتبه اول و دوم برای جذب As(III) روی نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al2O3 ………… 94
جدول3-30- پارامترهای مدل های سنتیکی شبه مرتبه اول و دوم برای جذب As(III) روی نانوکامپوزیت                       Cu-chitosan/nano-Al2O3  94
جدول 3-31- پارامترهای مدل­ نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III) روی کیتوسان، Chitosan/nano-Al2O3 و Cu-chitosan/nano-Al2O3………… 97
جدول 3-32- پارامترهای فیزیکوشیمیایی نمونه آب طبیعی ( جمع آوری شده از آب زیرزمینی چاه از یک منطقه روستایی مراغه، ایران) مشخص شده با As(III)……………………………………….. 102
جدول 3-33- MIC جاذب ها در برابر گونه های مختلف میکروبی 103

فصل اول