صنایع نساجی یکی از بزرگترین صنایع مصرف کننده آب، تولید کننده فاضلاب های رنگی و محتوی مقادیر قابل توجهی رنگ هستند. برخی از این رنگ ها و محصولات ناشی از تجزیه آنها مانند آمین های آروماتیک به شدت سرطان زا هستند. فرایند جذب سطحی امروزه به عنوان یک روش مناسب در حذف آلاینده های رنگی از لحاظ پایین بودن هزینه و آسان بودن فرایند، شناخته شده می باشد. در این پروژه سنتز نانو کره های پوسته – هسته مغناطیسی شامل fe3o4 به عنوان هسته مغناطیسی و tio2 به عنوان پوسته با دو نوع سورفکتانت کاتیونی و آنیونی در حضور و غیاب امواج فراصوت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج xrd، tem و ft-ir ساختار و شکل نانوکره های پوسته - هسته را تأیید می کند. در مرحله بعد به منظور حذف آلاینده های رنگی آنیونی (قرمز کونگو) و کاتیونی (متیلن بلو) از این نانوذرات استفاده شده است که نسبت به موارد مشابه دیگر در این زمینه موثر تر عمل کرده است. همچنین تأثیر پارامتر های مختلف از جمله زمان، دما، ph و غیره بر روی نتایج جذب در حضور و غیاب امواج فراصوت بررسی شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهند که میزان جذب رنگ آنیونی قرمز کونگو و کاتیونی متیلن بلو در حضور و غیاب امواج فراصوت بترتیب توسط نانوکره های مغناطیسی سنتز شده با سورفکتانت کاتیونی و آنیونی کارآمدتر بوده است. همچنین استفاده از امواج فراصوت نسبت به روش همزدن در میزان جذب موثر تر بوده است، به طوری که حذف بیشتر از 98% از رنگ متیلن بلو و 100% از رنگ آنیونی قرمز کونگو بترتیب در زمان های 2 و 4 دقیقه صورت گرفته، که این را می توان به اثرات حفره زایی ناشی از امواج فراصوت و بهبود انتقال جرم گونه ها به سطح جاذب نسبت داد. علاوه بر این خواص شیمیایی و فیزیکی مولکول های قرمز کونگو و متیلن بلو و نیز خصوصیات سطح جاذب از جمله بار الکتریکی آن و در نهایت اندرکنش های قوی بین مولکول های رنگی و جاذب تأثیر بسزایی دارند. همچنین داده های تجربی برای جذب قرمز کونگو و متیلن بلو بر روی fe3o4@tio2 هم خوانی مناسبی با مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم داشته است و بیشترین ثابت سرعت در حضور امواج فراصوت مشاهده شده است. پارامتر های ترمودینامیکی نیز برای جذب متیلن بلو مورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه نانوکامپوزیت های مغناطیسی توجه بسیاری از محققان در زمینه های پزشکی، مهندسی و محیط زیست را به خود جلب کرده اند. تلفیق خواص اجزا مختلف کامپوزیت و ارائه قابلیت های جدید باعث کاربرد های گوناگون نانوکامپوزیت های مغناطیسی شده است. در این پروژه نانوکامپوزیت های مغناطیسی کربنات لانتانیوم به روش کلاسیکی و نانوکامپوزیت های مغناطیسی اکسی کربنات لانتانیوم در حضور امواج فراصوت تهیه شده است. ساختار و ویژگی های نانوکامپوزیت های مغناطیسی توسط تکنیک های xrd، ft-ir و tem مورد بررسی قرار گرفته است. این نانو کامپوزیت ها برای جذب فسفات به کار رفته اند. در نانوکامپوزیت ها از کربنات و اکسی کربنات لانتانیوم به عنوان بخش اصلی جذب کننده فسفات استفاده شده است. همچنین مگامیت (fe2o3-γ) ضمن افزایش جذب آلاینده فسفات، به عنوان بخش مغناطیسی قابلیت بازیابی نانوکامپوزیت ها را فراهم می آورد. پارامتر های مختلف در فرآیند جذب نظیر دما، اسیدیته ph، غلظت اولیه فسفات و مقدار جاذب در حضور و غیاب امواج فراصوت بررسی شده است . ظرفیت جذب فسفات و سرعت این فرآیند در حضور امواج فراصوت افزایش یافته است. مکانیسم غالب جذب، واکنش جابه جایی لیگاند می باشد. همچنین داده های تجربی با ایزوترم لانگمویر و مدل سنتیکی شبه مرتبه اول همخوانی بهتری نشان داده اند.

چکیده با تشدید ملاحظات زیست محیطی و استانداردهای جدید به تصویب رسیده برای حداکثر میزان گوگرد موجود در سوخت های حمل و نقل به میزان ppm 1 تا سال 2015، توجه ویژه ای به کاهش ترکیبات گوگردی در سوخت های حمل و نقل شده است. از آنجایی که مشتقات تیوفنی مقاومترین ترکیبات گوگرددار در فرایند گوگرد زدایی می باشند، در سال های اخیر مطالعه زیادی جهت حذف این ترکیبات صورت گرفته است. فرایند گوگردزدایی به روش فتواکسایش کاتالیزوری یکی از روش های جدید گوگردزدایی است که از مزایای زیادی برخوردار است. هدف از انجام این پروژه بررسی روش های کلاسیک و فراصوت در ساخت پایه مزو حفره های mcm-41 و کوپل نمودن کربن و تیتانیوم و نهش نیکل فلزی جهت ایجاد خصلت فتوکاتالیزوری در پایه mcm-41 به منظور گوگرد زدایی ترکیب مقاوم دی بنزوتیوفن ((dbt در حلال n-اکتان (ترکیب شبه گازئیلی) است. دو فتو کاتالیزور c@tio2-mcm41(ctm-41) و ni/c@tio2-mcm41(ni/ctm-41) سنتز شده به روش کلاسیک و امواج فراصوت، در فرایند فتواکسایشی گوگردزدایی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این پژوهش برای اولین بار ترکیب دی بنزوتیوفن در حضور این فتوکاتالیزور ها در یک فاز (بدون نیاز به اکسنده هایی چون آب اکسیژنه و غیره) در شرایط ملایم (فشار محیط و دما 60 درجه سانتی گراد) با نور مرئی در حلال n-اکتان اکسید و تجزیه گردید. مکانیزم فرایند فتواکسایشی گوگرد زدایی برای دو فتوکاتالیزور ctm-41 و ni/ctm-41 بررسی شد و مکانیزم احتمالی تجزیه dbt ارائه گردید. نتایج نشان داد که فتوکاتالیزور ni/ctm-41 راندمان گوگرد زدایی بالاتری نسبت به ctm-41 دارد. تاثیر پارامترهای مختلفی از قبیل دمای واکنش، زمان واکنش، مقدار کاتالیزور استفاده شده و نسبت ti/si در راندمان گوگرد زدایی بررسی گردید. به دلیل این که این پارامترها دارای اثر متقابل می باشند و همچنین برای صرفه جویی در وقت از نرم افزار طراحی آزمایش استفاده گردید و بهترین شرایط راندمان گوگرد زدایی با این دو فتوکاتالیزور(مقدار کاتالیزور 02/0 گرم در 10 میلی لیتر اکتان، نسبت 25/0si/ti=، دما 60 درجه سانتی گراد و زمان 7 ساعت) بدست آمد.

در این پروژه برای حذف و یا کاهش غلظت آنیون نیترات به عنوان یک آلاینده بسیار مضر سیستم جذبی و سیستم کاهش یون نیترات توسط ذرات آهن استفاده شده است. پارامترهای مختلفی از قبیل دما، مقدار جاذب یا مقدار آهن، غلظت نیترات و زمان تماس در حضور و غیاب امواج فراصوت مورد بررسی قرار گرفت. در سیستم جذبی از جاذب های متنوعی چه به صورت مستقیم و چه به صورت اصلاح شده برای حذف یون نیترات استفاده شد. جاذب گیاهی مناسب از میان جاذب های بکار رفته، انتخاب گردید و آزمایش های مختلف برای حذف و یا کاهش یون نیترات روی آن انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان می دهند که جذب نیترات در حضور امواج فراصوت در دمای پایین بهتر از غیاب امواج فراصوت بوده ولی در دماهای بالا روش کلاسیک از روش امواج موثرتر می باشد. در مورد مطالعه واجذبی میزان نیترات واجذب شده در همه ی دماهای بکار رفته در حضور امواج فراصوت بیشتر از غیاب آن بود. یون نیترات در شرایط بکار رفته توسط جاذب در مدت زمان کمی بطور کامل حذف شد و جاذب پس از پنج بار استفاده کاهش محسوسی را در ظرفیت جذب و واجذبی از خود نشان نداد. ایزوترم های مختلفی مورد بررسی قرار گرفتند و مدل لانگمویر در هر دو فرایند جذب و واجذبی هم خوانی خوبی با داده های تجربی داشت. از نظر سینتیکی هر دو فرایند جذب و واجذبی از سینتیک شبه مرتبه دوم پیروی می کردند. نتایج آزمایش با ذرات آهن بوجود آمده در محیط نشان می دهد که یون نیترات در ph های کمتر از 8 از محیط عمل حذف می شود. میزان حذف یون نیترات در حضور امواج فراصوت نسبت به غیاب آن در شرایط بکار رفته بیشتر می باشد و با افزایش دما این میزان افزایش می یابد. بررسی سینتیکی حذف یون نیترات توسط ذرات آهن نشان داد که از سینتیک شبه مرتیه دوم پیروی می کند.

در میان آلاینده های آلی، ترکیب های رنگی مشکلات زیست محیطی جدی ایجاد می نمایند. در این مطالعه تجزیه و حذف رنگ rb5 توسط دو روش مورد بررسی قرار گرفت. الف) تجزیه رنگ rb5 توسط امواج فراصوت به تنهایی: در این روش از امواج فراصوت با فرکانس بالا (900khz) استفاده شد. متغیر های مورد بررسی شامل زمان تماس، دما و غلظت آلاینده رنگی بودند. بر اساس نتایج بدست آمده، سینتیک تجزیه رنگ با مدل شبه مرتبه دوم تطابق داشت. ب) حذف رنگ rb5 توسط روش ترکیبی: در این روش ترکیب اسپینلی(nico2o4) به عنوان جاذب توسط روش سل-ژل تهیه شد و به همراه امواج فراصوت 20khz برای حذف رنگ rb5 از محیط آبی به کار گرفته شد. متغیر های اصلی در این آزمایش ها شامل میزان جاذب ، غلظت جذب شونده ، زمان تماس، شدت فراصوت و دما بودند. تعادل بین فاز مایع و جامد توسط مدل لانگمویر و فرندلیچ مورد بررسی قرار گرفت و هر دو مدل همخوانی خوبی با داده های تجربی داشتند. حضور امواج فراصوت افزایش سرعت رسیدن به تعادل و همچنین افزایش ظرفیت جذب برای حذف رنگ rb5 مورد نظر را به دنبال داشت و سینتیک جذبی با مدل شبه مرتبه دوم در تطابق بود.