دانلود پایان نامه درباره بازدارندگی، ثبت اختراعات، اکسیداسیون

دانلود پایان نامه ارشد

ق ثبت اختراعات آمریکا28 در سال 1975 آن را معرفی کرد. در سال 1993 ریکلتون استفاده از کمپلکس نامحلول کادمیوم با ترکیب دیایزوبوتیلدیتیوفسفینات29 را معرفی کرد. فرایند سه مرحلهای برای حذف کادمیوم بدین صورت است که در مرحلهی اول، محلول را با اسید نیتریک، اسیدی میکنند تا کمپلکسهای سیانید (CN¯) با فلز سنگین شکسته و آهن فعال از محلول حذف شود. در مرحلهی دوم، با اضافه کردن سود سوزآور ترسیب قلیایی صورت میگیرد که بخش اعظمی از یونهای کادمیوم به کادمیوم هیدروکسید (Cd(OH)2) تبدیل میشود. در مرحلهی سوم، از سولفید سدیم (Na2S) برای تشکیل رسوب نامحلول سولفیدی کادمیوم (CdS) استفاده میشود. کادمیوم با آهک و منیزیم نیز تشکیل رسوب نامحلول میدهد (موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1388(.
30DTPY برای حذف کادمیوم طی فرایند ترسیب مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان حذف کادمیوم در این فرایند برای محلول ppm50 در pHهای 5/4 و 6 به ترتیب 99/99% و 88/99% بود (Matlock et al., 2001).
کومناکوز و همکارانش در سال 1990 مکانیسم ترسیب کادمیوم سولفید را بررسی کردند و دریافتند که سرعت ترسیب α-CdS متناسب با فوق اشباعیت است و وابستگی ترسیب با فوق اشباعیت از مرتبه 4 گزارش شد (Lewis, 2010). اِناسیا و همکارانش در سال 2002 حذف کادمیوم در محلول اسید فسفریک با غلظت 5/0 میلیمولار کادمیوم را طی فرایند ترسیب CdS به وسیلهی سدیم سولفید 1-1/0 مولار مورد بررسی قرار دادند. راندمان فرایند در ترمهایی از غلظت کادمیوم رسوبی اندازهگیری شد. با افزایش اسیدیتهی محلول و افزایش دما میزان حذف کادمیوم کاهش یافت. با افزایش نسبت مولی سولفید به کادمیوم راندمان ترسیب بهبود یافت. نیرو محرکه ترسیب در این فرایند خیلی قوی نیست و مقدار زیادی سولفید (خیلی بیشتر از مقدار کادمیوم) برای ترسیب نیاز است. در غلظتهای بالای اسید سولفوریک و یا در غلظتهای متوسط یون سولفید به دلیل پدیدهی فوق اشباعیت و یا حضور فرمهای کلوئیدی رسوب کادمیوم سولفید، سرعت واکنش ترسیب کند است. (Ennaassia et al., 2002).
ترسیب کادمیوم سولفید توسط شیا و هِلز در سال 1988 و لوئیس و ون هیلز در سال 2006 مورد بررسی قرار گرفت، میتوان اختلاف یافتههای این محققان را به وسیلهی تشکیل کمپلکسهای بیسولفید توضیح داد که در معادلهی (2-1) نحوه تشکیل این کمپلکسها نشان داده شده است (Lewis, 2010).
(2-1)CdS(s) + HS¯(aq) CdS(HS)¯(aq)
سدیم دِکانوات به عنوان مادهی ترسیب کننده کادمیوم در مخلوطهای سنتزی کادمیوم – نیکل استفاده شد. متغیرهایی از قبیل غلظت کادمیوم، pH، نسبت مولی دِکانوات و کادمیوم، زمان فرایند ترسیب و زمان تماس رسوب با محلول بعد از اتمام فرایند ترسیب برای بهبود میزان حذف کادمیوم بررسی شد. در بهترین حالت، غلظت نیکل در محلول 1/0 مولار و غلظت کادمیوم 15/0-05/0 مولار، ترسیب کادمیوم در فقط یک مرحله حدود 99%، ترسیب کمتر از 5% نیکل صورت گرفت (Mauchauffée et al., 2008). در جدول 2-1 مقایسه درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف در تکنیک رسوبی نشان داده شده است.

2-2-1-2- سیمانی شدن

واکنش بین یونهای کادمیوم و سایر فلزات برای حذف کادمیوم در فرایند سیمانی شدن در رابطه (2-2) نشان داده شده است.
(2-2) M + Cd2+ M2+ + Cd
که M یک فلز دو ظرفیتی است.

جدول 2-1- مقایسه درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف در تکنیک رسوبی.
ترکیبات مورد استفاده
غلظت کادمیوم
درصد حذف

ابتدا
انتها

Aerophine 3481A
mg/L18
05/0mg/L
7/99%
Na2S
mg/L75
10mg/L
9/99%
DTPY
ppm50
ــــــــــ
99/99%
lime/Mg(OH)2
mM1
Nil
~100
Electro coagulation
mg/L250 -50
ــــــــــ
99%
Sodium decanoate
g/L8/16-6/5
ــــــــــ
99%

یونهای کادمیوم میتواند به وسیلهی پودر روی (Zn) طی فرایند سیمانی شدن حذف گردد،pH بهینه برای این فرایند بین 5-4 گزارش شد. سرعت واکنش سیمانی شدن به وسیلهی پودر روی برای غلظت یون کادمیوم و جرم پودر از مرتبه یک است. از میان سورفکتنتهای استفاده شده در این تکنیک فقط سدیم دودسیل سولفونات31 و سورفکتنتهای آنیونی باعث افزایش نرخ حذف کادمیوم در تکنیک سیمانی شدن کادمیوم توسط پودر روی شد (Rao et al., 2011).
اثر سورفکتنتهای D132و D233 و پلیاتیلن گلیکول با وزن مولکولی 400 (D3) در سینتیک سیمانی شدن کادمیوم و ساختار کادمیوم سیمانی شده روی پودر روی (Zn) مورد بررسی قرار گرفت. رفتار هر سورفکتنت به وسیلهی مقایسهی آن با حالتی که از سورفکتنت استفاده نمیشود، بررسی شد. اضافه کردن D1 و D2 باعث کاهش و D3 باعث افزایش سرعت سیمانی شدن کادمیوم شد. بیشترین اثر بازدارندگی سرعت سیمانی شدن کادمیوم در حضور D1 گزارش شد. مطالعهی SEM کادمیوم سیمانی شده نشان داد که یک لایهی یکنواخت کادمیوم در حضور D1 و D3 و همچنین دندریتهایی از کادمیوم در حضور D2 در سطح ذرات پودر روی تشکیل شد. به دلیل اثر بازدارندگی این سورفکتنت روی سرعت سیمانی شدن کادمیوم، کمترین تخلخل کادمیوم سیمانی شده در حضور D1 مشاهده شد (Karavasteva, 1997).
سیمانی شدن یونهای کادمیوم از محلول آبی بر روی ورقهی استوانهای از جنس روی در راکتور ناپیوسته در حرکت ثابت و چرخشی ورقهی روی در دو راکتور ناپیوسته بررسی شد. میزان حذف کادمیوم بر روی سرعت سیمانی شدن آن به صورت تابعی از سرعت چرخش، غلظت اولیهی کادمیوم و استفاده از سورفکتنت بررسی شد. تاثیر سرعت چرخش و غلظت اولیهی کادمیوم روی سرعت سیمانی شدن گزارش شد. سدیم دودسیل سولفات (SDS) سرعت سیمانی شدن کادمیوم را بهبود داد در حالی که، Torin X-100 و 34CTAB باعث کاهش سرعت سیمانی شدن کادمیوم شد. در حضور SDS دانههای متخلخل سیمانی کادمیوم تشکیل شد و باعث زبری سطح ورق استوانهای و افزایش سرعت سیمانی شدن کادمیوم شد. کمترین تخلخل کادمیوم سیمانی شده در حضور CTAB، بود که باعث کاهش سرعت سیمانی شدن کادمیوم شد. فرایند سیمانی شدن کادمیوم بر روی ورقهی استوانهای باعث بازیافت کامل کادمیوم در داخل فاضلابهای صنعتی شد (Taha and Abd El-Ghani, 2004).
حضور 35EDTA در محلول حاوی یونهای کادمیوم مانع از حذف کادمیوم در تکنیک سیمانی شدن با پودر روی شد زیرا شلات36 Cd- EDTA تشکیل شده در محلول، دارای پتانسیل اکسیداسیون – احیا بیشتری نسبت به یونهای کادمیوم آزاد است. منیزیم یکی دیگر از موادی بود که برای حذف کادمیوم با تکنیک سیمانی شدن به کار برده شد (Rao et al., 2011).
سیمانی شدن کادمیوم با پودر روی در یک راکتور ناپیوسته در غلظتهای بالا و پایین کادمیوم و در pH بین 4/5-2/5 مورد مطالعه قرار گرفت. آنالیز SEM و XRD وجود لایهای از کادمیوم را روی پودر روی تایید کرد در صورتی که هیچ گونه شاهدی مبنی بر تشکیل سولفات روی (ZnSO4) بر روی سطح پودرها و یا انحلال دوباره کادمیوم وجود نداشت. آزمایشها نشان داد که در غلظتهای بالاتر از ppm1000 مدل نفوذ خاکستری مدل خوبی برای توصیف واکنش است، در غلظتهای کمتر از ppm500 نفوذ فیلمی مدل خوبی برای توصیف واکنش است و در غلظتهای متوسط هر دو مدل برای توصیف واکنش به کار میرود. طبق دادههای آماری ثابت سرعت واکنش و مرتبه واکنش بر اساس غلظت اولیهی کادمیوم به دست آمد و طبق آنالیز عددی، انرژی فعالسازی محاسبه شده در غلظتهای بالا و پایین به ترتیب 6/9 و 2/7 کیلوژول بر مول بود (Younesi et al., 2006).
حذف یونهای کادمیوم از فاضلاب با سیمانی شدن روی حلقههای راشیگ فلز روی در راکتور گردشی مطالعه شد. تاثیر پارامترهای مختلف روی نرخ سیمانی شدن از قبیل غلظت اولیهی کادمیوم، دما، دور همزن راکتور و قطر حلقه راشیگ مورد بررسی قرار گرفت. سرعت سیمانی شدن با افزایش دما و دور همزن افزایش یافت اما با افزایش غلظت اولیهی یونهای کادمیوم در محلول و قطر حلقهی راشیگ کاهش یافت. انرژی فعالسازی واکنش kCal/mol 99/3 گزارش شد. راکتور استفاده شده یک راکتور مناسب برای واکنش سیمانی شدن بود زیرا سطح تماس زیاد در واحد حجم و سرعت انتقال جرم زیاد برای این راکتور مشاهده شد (Amin et al., 2007). سرعت سیمانی شدن که در ترمهایی از سرعت انتقال جرم بیان شد، به وسیلهی معادلهی بی بُعد (2-3) به پارامترهای کنترل کنندهی سرعت سیمانی شدن ارتباط داده شد.
(2-3)Sh = 0.046Re0.45 Sc0.33 دادههای انتقال جرم موجود موافقت خوبی با تئوری تجدید سطح37 داشت (Amin et al., 2007).
در جدول 2-2 مقایسهی درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف در تکنیک سیمانی شدن نشان داده شده است. علاوه بر روشهای شیمیایی، روشهای دیگری نیز برای حذف و بازیابی کادمیوم از محلولهای آبی و پسابهای صنعتی و کشاورزی وجود دارند که در ادامه به آنها اشاره میشود.

جدول 2-2- مقایسه درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف در تکنیک سیمانی شدن.
ترکیبات مورد استفاده
غلظت کادمیوم
مرتبه سنتیک واکنش/ درصد حذف

ابتدا
انتها

Zinc powder
mg/L500
ــــــ
1st Order
Zinc powder
mM25
ــــــ
1st Order
Magnesium
mM25
ــــــ
½ Order
Magnesium
ــــــ
ــــــ
1st Order
Zinc powder + SDS
μg/L5/6
μg/L28/0
6/95%

2-2-2- همرسوبی38

چنانچه یک مادهی محلول همزمان با رسوب و مخلوط ته نشین شود، فرآیند را همرسوبی مینامند، به عبارت دیگر آلوده شدن رسوب به مواد محلول موجود در محیط رسوبگیري را همرسوبی مینامند. مکانیسمهاي گوناگونی براي همرسوبی وجود دارند که شامل جذب سطحی یونها39، جایگزینی یونها40 و حبس مکانیکی است 41(Mendham et al., 2000).
در مکانیسم جذب سطحی یونها، با تشکیل لایهی اولیه روی سطح رسوب و ایجاد لایهی متقابل، جذب سطحی رخ میدهد. هر چه اندازه ذرات رسوب ریزتر باشد، میزان جذب سطحی بیشتر خواهد بود. حبس شدن یون در شبکه در حین رشد بلور روي میدهد که باعث توزیع غیر یکنواخت یونها یا مولکولهاي خارجی در شبکهی بلور میشود. هرگاه یون محبوس شده در شبکهی رسوب از نظر اندازه و بار شبیه یکی از یونهاي سازنده رسوب باشد، آنگاه ممکن است جایگزین یون شبکه شده و توزیع یکنواختی در سراسر شبکه داشته باشد. به این مکانیسم، فرآیند همرسوبی، جایگزینی یونها گفته میشود. مکانیسم حبس یونها مربوط به حالتی است که در حین تشکیل سریع رسوب، مقداري از محلول اولیه در درون حفرههاي شبکه رسوب جاي خواهند گرفت به طوري که حذف آن‌ها با شستشو نیز ممکن نخواهد بود (Anderson and Rubin, 1981).
یکی از روشهای مناسب برای کاهش غلظت فلزات سنگین روش همرسوبی است. در هنگام فرایند همرسوبی یونهای فلزهای سنگین به وسیلهی سه مکانیسمی که گفته شد از محلول اولیه همزمان با تشکیل رسوب حذف میشوند. در طی این فرایند بایستی چند متغیر را در نظر گرفت که شامل نوع یون فلز سنگین در محلول،pH محلول، حضور یونهای دیگر در محلول و خواص گونهی در حال رسوب است. خواص گونهی در حال رسوب به نوع رسوب تشکیل شده، سطح جذب، زمان تماس با محلول حاوی فلز سنگین و نحوهی رشد کریستالهای رسوب بستگی دارد. بنابراین برای بهینهسازی افزایش میزان حذف فلزات سنگین با این روش باید این متغیرها را در نظر گرفت (Anderson and Rubin, 1981).
محققان، همرسوبی و جداسازی یونهای کادمیوم و مس را با استفاده از همرسوب دهنده آلی 42MEFMAT بررسی کردند. شرایط بهینه فرایند همرسوبی برای چند پارامتر آزمایشگاهی از قبیل pH، مقدار MEFMAT، حجم نمونه، زمان ماند، سرعت و زمان سانتریفیوژ مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر بعضی

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع تاریخ ادبیات، تاریخ ادبی، سبک شناسی Next Entries دانلود پایان نامه درباره ظرفیت جذب، مواد معدنی، آب زیر زمینی