مطالعه و بهینه سازی چند متغیره با استفاده از طرح آماری آزمایش برای حذف برخی فلزات سمی (pb(ii)، cr(vi)، hg(ii)، as(iii و مخلوط ((pb(ii)، cu(ii و (cd(ii) از پساب ها با استفاده از برگ درختان مختلف

فصل اول ازبرگ درخت ونو به عنوان یک جاذب جدید و موثر برای حذف سرب از محلولهای آبی استفاده شد. به منظور کاهش تعداد آزمایشات و رسیدن به بیشترین درصد حذف، یک طرح عاملی 23 کامل با دو بلوک طراحی شد و آزمایشات دوبار تکرار شد (16 آزمایش). در تمام آزمایشات زمان تماس ثابت و برابر 25 دقیقه بود. فاکتورهای مورد بررسی شامل جرم جاذب، ph و غلظت اولی? محلول یون فلزی بودند. با استفاده از آزمون t و آنالیز واریانس، فاکتورهای اصلی که بیشترین تأثیر را روی درصد حذف داشتند شناسایی شدند. طبق طرح دالرت 26 آزمایش انجام شد تا بتوان از طریق آن به معادله ای که متغیر وابسته را به متغیر های مستقل مربوط می کند، رسید. بهترین معادل? رگرسیون بر مبنای تست عدم انطباق و ضریب تعیین تنظیم شده انتخاب شد. در نهایت پس از چک کردن مدل برای وجود داده های پرت، مقدار بهین? درصد حذف از محلول های آبی بدست آمد. بهترین درصد حذف در شرایط زیر بدست آمد: غلظت اولیه pb(ii) برابر با 40 میلی گرم بر لیتر، ph برابر 6/4 و غلظت جاذب برابر 3/27 گرم بر لیتر. فصل دوم یک طرح عاملی کسری24-1(iv) برای شناسایی فاکتورهای معنی دار به منظور حذف cr(vi) از محلول های آبی توسط برگ درخت سنجد انجام شد. از یک طرح مرکب مرکزی با وجوه مرکز گرا برای یافتن روی? پاسخ مناسب که بین فاکتورهای اصلی و r (درصد حذف) و q (ظرفیت حذف) ارتباط برقرار کند استفاده شد. بهینه سازی همزمان r و q انجام و 80% از اهداف تابع مطلوبیت برآورده شد. بهینه سازی همزمان r و q و نیز بهینه سازیq از بهینه سازی r، هم از لحاظ زیست محیطی و هم اقتصادی بهتر است. مطالع? سینتیکی با کمک مدل های شبه مرتب? اول، شبه مرتب? دوم و نفوذ بین ذره ای انجام شد و مدل شبه مرتب? دوم بهترین انطباق را به داده های تجربی نشان داد که از روی آن q برابر 0/624 و 657/2 میلی گرم بر گرم برای به ترتیب غلظت های 10 و 50 میلی گرم بر لیتر بدست آمد. همدمای لانگمویر، فروندلیچ و دوبینین–رادوشکویچ جهت مطالعات تعادلی مورد استفاده قرار گرفتند. متوسط انرژی آزاد جذب زیستی برابر با 2/16 کیلو ژول بر مول بدست آمد. با توجه به مطالعات سینتیکی و تعادلی می توان گفت که احتمالاً مرحل? جذب توسط سایت های جذبی، محدود کنند? سرعت کلی فرایند می باشد که از طریق مکانیزم جذب شیمیایی پیش می رود. از ft-ir جهت شناسایی گروه های عاملی درگیر در جذب استفاده گردید. فصل سوم از طرح آماری آزمایش برای بهینه سازی جذب زیستی hg(ii) از محلول های آبی توسط برگ درخت ونو استفاده گردید. طرح عاملی 23 برای شناسایی فاکتورهای اصلی و برهمکنش های بین آنها استفاده شد. ph، غلظت اولیه hg(ii) و جرم جاذب بعنوان فاکتورهای اصلی مورد مطالعه قرار گرفتند. مدت زمان تماس برابر 30 دقیقه تنظیم گردید. در سطح اطمینان 95% تمام این فاکتورها معنی دار بودند. غلظت hg(ii) به روش جذب اتمی بخار سرد اندازه گیری شد. یک مدل رگرسیون از طریق طرح مرکب مرکزی و روش رویه پاسخ بدست آمد. کفایت مدل از طریق تست های تشخیصی مانند آنالیز واریانس، تست عدم انطباق، بررسی توزیع مقادیر باقیمانده و آزمون انطباق بیش از اندازه استفاده گردید. از تست ryan-joiner برای تعیین نرمال بودن توزیع باقیمانده ها استفاده شد. شرایط بهینه برای جذب زیستی hg(ii) عبارت بود از ph برابر 4/4، جرم جاذب برابر 25/0 گرم و غلظت اولیه یون جیوه برابر با50 میلی گرم بر لیتر. در این شرایط راندمان حذف برابر %25/92 بود. همدما های لانگمویر، فروندلیچ و ردلیچ-پترسون در دو فرم غیر خطی و تبدیل شده خطی، مورد بررسی قرار گرفتند. مطالع? مقایسه ای نشان داد که رگرسیون غیرخطی روش بهتری برای توصیف داده های تعادلی می باشد. فرایند جذب زیستی سریع بوده و از مدل سینتیکی شبه مرتب? دوم تبعیت می نماید. طیف ft-ir و xrd برای فهمیدن جزئیات بیشتر در مورد مکانیزم جذب مورد بررسی قرار گرفت. فصل چهارم یک مطالع? مقایسه ای در ارتباط با قابلیت کاربرد طرح باکس-بنکن، طرح مرکب مرکزی و طرح دالرت در مورد ظرفیت حذف، q، توسط برگ درخت اقاقیا انجام شد. نتایج نشان داد که در سطح اطمینان %95 توانایی پیش گویی طرح دالرت و باکس- بنکن از نظر آماری با طرح مرکب مرکزی در برخی شرایط حدی با هم تفاوت دارد و بهترین پیش بینی در تمام نقاط مورد بررسی از طرح مرکب مرکزی حاصل شد. یک مقایسه از نظر اقتصادی-زیست محیطی بین بهینه سازی جداگانه وهمزمان r و q انجام شد و مشخص گردید که بهینه سازی q بر بهینه سازی همزمان r و q و نیز بهینه سازی r ارجحیت دارد. فصل پنجم یک طرح عاملی کسری24-1(iv) برای شناسایی فاکتورهای معنی دار به منظور حذف as(iii) از محلول های آبی توسط برگ درخت ونو انجام شد. از یک طرح مرکب مرکزی با وجوه مرکز گرا برای یافتن روی? پاسخ مناسب که بین فاکتورهای اصلی و r (درصد حذف) و q (ظرفیت حذف) ارتباط برقرار کند استفاده شد. بهینه سازی همزمان r و q انجام شد. بهینه سازی همزمان r و q و نیز بهینه سازیq از بهینه سازی r، هم از لحاظ زیست محیطی و هم اقتصادی بهتر است. مطالع? سینتیکی با کمک مدلهای شبه مرتب? دوم، نفوذ بین ذره ای و ریچنبرگ انجام شد و مدل شبه مرتب? دوم بهترین انطباق را به داده های تجربی نشان داد که از روی آن q برابر 2/57 و 90 میلی گرم بر گرم به ترتیب برای غلظت های 400 و 600 میلی گرم بر لیتر از as(iii) بدست آمد. همدماهای لانگمویر و فروندلیچ جهت مطالعات تعادلی مورد استفاده قرار گرفتند. با توجه به مطالعات سینتیکی و تعادلی می توان گفت که احتمالاً مرحل? جذب توسط سایتهای جذبی، محدود کننده سرعت کلی فرایند می باشد که از طریق مکانیزم جذب شیمیایی پیش می رود. با توجه به معادلات سینتیکی نفوذ بین ذره ای و ریچنبرگ فرایند نفوذ بین ذره ای تنها مرحله تعیین کننده سرعت نیست. فصل ششم با توجه به این واقعیت که پساب واقعی معمولاً حاوی چند آلاینده بطور همزمان می باشد. یک طرح (3 و 3) آمیزه ای مرکز وار سیمپلکس مورد استفاده قرار گرفت. از طرف دیگر چون رفتار مخلوط تحت تأثیر متغیرهای فرایندی قرار می گیرد، طرح آمیزه ای با یک طرح 2 عاملی کامل ضرب شد. مخلوط مورد بررسی شامل pb(ii)، cd(ii) و cu(ii) بود. متغیرهای فرایندی عبارت بودند از ph و جرم جاذب. نتایج به طور واضح رقابت بین اجزاء مخلوط را برای اشغال سایت های فعال نشان داد و معلوم شد که سرب در این رقابت برتر است و نیز بین متغیرهای فرایندی و مخلوط برهم کنش وجود دارد. افزایش غلظت سرب سبب افزایش راندمان حذف گردید. در محدوده مورد بررسی، ph اثر مثبت و جرم جاذب اثر منفی روی پاسخ (ظرفیت جذب) دارند.