احسان صالحی

فرآیند حذف استیک اسید و فرمیک اسید به عنوان فراوان‌ترین اسیدهای آلی موجود در پساب صنایع پتروشیمی، از جمله چالش‌های مهم و کاربردی در تصفیه آب برگشتی فرآیند و بازگردانی و استفاده مجدد از این آب در واحدهای دیگر صنایع پتروشیمی است. در این تحقیق با ساخت جاذب‌های نانواکسید روی برپایه کربن متخلخل و زئولیت و نیز آیروژل اصلاح شده با اکسید مس جاذب‌های کارآمد با راندمان مناسب جهت حذف این اسیدها از فاز آبی ساخته و ارزیابی شد. کربن فعال و زئولیت از جاذب‌های سطحی معروف و پرکاربرد در حذف آلاینده‌های مختلف از آب به شمار می‌روند. هدف اصلی این تحقیق اصلاح این جاذب‌ها با لایه‌نشانی نانوذرات اکسیدهای فلزی فعال در جذب استیک اسید و فرمیک اسید از فاز آبی است. در آماده‌سازی پایه‌ها از حرارت‌دهی (کلسینه کردن، پیرولیز و کربونیزاسیون) استفاده شد. تایید سنتز موفق جاذب‌ها با استفاده از تست‌های مشخصه‌یابی فیزیکی و شیمیایی مانند XRD ، SEM و FTIR صورت گرفت و عملکرد این مواد در شرایط جذب ایستا در جذب اسیدهای استیک و فرمیک از آب بررسی گردید. تاثیر پارامترهای عملیاتی نظیر حجم نمونه آبی، جرم جاذب، غلظت اولیه اسید و زمان جذب بر فرآیند جذب اسیدها توسط جاذب به تفکیک بررسی شد. ایزوترم‌های جذب با استفاده از تطابق داده‌های آزمایشگاهی با مدل‌های تئوری تعیین شد. در آخر نیز به بررسی و مطالعه ترمودینامیک و سینتیک جذب پرداخته شد. در بخش اول کار جاذب کربن متخلخل/اکسید روی-زئولیت از کربونیزه/اکسید کردن ZIF8 و سپس ترکیب آن با زئولیت تهیه شد و برای بررسی حذف استیک اسید در سیستم Batch استفاده شد. غلظت اسید در محلول با استفاده از تیتراسیون تعیین شد. نقطه‌ی بهینه با استفاده از طراحی آزمایش مرکب مرکزی و بررسی پاسخ ها به شیوه رویه پاسخ در غلظت اولیه 5/257 میلی‌گرم بر لیتر، مقدار جاذب برابر 5/152 میلی‌گرم، زمان تماس 5/32 دقیقه و حجم نمونه 75/28 میلی‌لیتر حاصل شد. در شرایط بهینه ظرفیت جذب برابر با 106 میلی‌گرم بر گرم به‌دست آمد. داده‌های تجربی به‌خوبی با مدل ایزوترم لانگمویر برازش شدند که نشان‌دهنده جذب سطحی شیمیایی تک لایه است. جذب بر روی جاذب توسعه یافته از سینتیک شبه مرتبه دوم پیروی می‌کرد و طبق داده‌های ترمودینامیکی جذب سطحی استیک اسید بر روی کامپوزیت کربن متخلخل/اکسید روی-زئولیت گرماده و خودبخودی بود. در بخش دوم جاذب آیروژل کربنی متخلخل از کربونیزه کردن بیوهیدروژل متشکل از سلولز و کیتوسان تحت جو بی‌اثر تهیه شد و سپس ترکیب آن با نانوذرات اکسید مس تهیه شد. ترکیب تهیه شده به منظور حذف فرمیک اسید در سیستم Batch استفاده شد. غلظت فرمیک اسید در محلول با استفاده از کروماتوگرافی مایع تعیین شد. نقطه‌ی بهینه با استفاده از طراحی آزمایش مرکب مرکزی و بررسی پاسخ ها به شیوه رویه پاسخ در غلظت اولیه 98/167 میلی‌گرم بر لیتر، مقدار جاذب برابر 28/75 میلی‌گرم، زمان تماس 41/10 دقیقه و حجم نمونه 56/22 میلی‌لیتر بود. در شرایط بهینه ظرفیت جذب برابر با 35/50 میلی‌گرم بر گرم به‌دست آمد. داده‌های تجربی به‌خوبی با مدل ایزوترم لانگمویر برازش شدند که نشان‌دهنده اینترکشن شیمیایی جاذب و جذب شونده است. جذب بر روی جاذب توسعه یافته از سینتیک شبه مرتبه دوم پیروی می‌کرد و طبق داده‌های ترمودینامیکی جذب سطحی فرمیک اسید بر روی آیروژل/اکسید مس گرمازا و با کاهش بی‌نظمی همراه بود.