فهرست مطالب عنوان صفحه 1- مقدمه............21-1- کلیات...........21-2- ضرورت انجام تحقیق.....41-3- اهداف تحقیق..............61-4- نوآوری تحقیق......61-5- ساختار پایان نامه...........72- پیشینه و تئوری تحقیق............92-1- مقدمه.............92-2- پیشینه تحقیق..........92-2-1- انواع جاذب...........92-2-1-1- پوسته برنج........92-2-1-2- کربن فعال..............................................................................................................................112-2-1-3- پوسته گردو............................................................................................................................122-2-1-4- خاک اره..................................................................................................................................122-2-1-5- نانو ذرات کربنی....................................................................................................................13 عنوان صفحه 2-2-1-6- سایر جاذب ها........................................................................................................................142-2-2- انجام آزمایشات با استفاده از سیستم ستون........................................................................152-2-3- استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) در مدلسازی آزمایش..........................................162-2-4- انجام آزمایشات با استفاده از سیستم ستون و مدلسازی توسط روش RSM............182-3- تئوری تحقیق...................................................................................................................................182-3-1- روش سطح پاسخ(RSM).....................................................................................................182-3-1-1-روش شناسی سطح پاسخ.....................................................................................................182-3-1-2- طرحهای آزمایشی برای برازانیدن سطح های پاسخ.....................................................202-3-1-3- انواع طرح های سطح پاسخ................................................................................................212-3-1-4- طرح های مرکب مرکزی (CCD)..................................................................................242-3-2- تئوری جذب سطحی................................................................................................................272-3-2-1- ایزوترم جذب پایه.................................................................................................................292-3-2-2- مدل های تجربی برای مدلسازی نتایج آزمایشها...........................................................312-3-2-2-1- مدل Adam-Bohart.................................................................................................312-3-2-2-2- مدل توماس......................................................................................................................322-4-جمع بندی....................................................................................................................................333- مواد و روشها ........................................................................................................................................353-1- مقدمه............................................................................................................................................353-2- مواد مورد استفاده.......................................................................................................................353-2-1- جاذب مورد استفاده: شلتوک برنج اصلاح شده بازی.......................................................353-2-2- فاضلاب مصنوعی حاوی فلز سنگین.....................................................................................363-2-3- سایر مواد مورد استفاده............................................................................................................363-3- دستگاههای مورد استفاده.........................................................................................................373-4- روشهای مورد استفاده................................................................................................................37عنوان صفحه 3-4-1- آماده سازی ستون.....................................................................................................................373-4-2- طراحی آزمایشها به کمک روش RSM..............................................................................393-4-3- روش تعیین بازدهی جذب در هر آزمایش...........................................................................413-4-4- روش انجام آزمایش غیر پیوسته.............................................................................................434- نتایج .......................................................................................................................................................464-1-مقدمه.............................................................................................................................................464-2- نتایج آزمایش های غیر پیوسته...............................................................................................464-3- نتایج آزمایش های انجام شده بر مبنای روش سطح پاسخ به منظور بررسی عوامل موثر بر بازدهی جذب فلز سنگین.................................................................................................................494-4- تحلیل نتایج.................................................................................................................................524-4-1- تحلیل واریانس...........................................................................................................................684-4-1-1- تحلیل واریانس مدل چند جمله ای مرتبه دوم..............................................................684-4-1-2- تحلیل واریانس مدل خطی.................................................................................................724-4-2- تعیین بهترین رابطه.................................................................................................................744-5- ترکیبات مختلف پارامتر ها در اهداف تعیین شده مجموعه آزمایش ها............................794-6- تطبیق نتایج بدست آمده از آزمایش های پیوسته با مدل های تجربی.............................815- نتیجه گیری و پیشنهادات ................................................................................................................855-1- نتیجه گیری.................................................................................................................................855-2- پیشنهادات....................................................................................................................................86فهرست منابع...............................................................................................................................................88 فهرست جدولها عنوان و شماره صفحه جدول 2-1- خلاصه نتایج تحقیقات صورت گرفته بر روی حذف فلزات سنگین مختلف به کمک پوسته برنج (سعادت، 1391)10جدول 2-2- ترکیب های مختلف کد شده پارامتر ها در طرح متشکل از 3 پارامتر26جدول 2-3- مقایسه بین جذب فیزیکی و شیمیایی28جدول 3-1- پارامترهای مستقل طرح و سطوح مقادیر و کد های مربوطه40جدول 3-2- پارامترهای مورد نظر در این مطالعات و ترکیبات مختلف آزمایشها41جدول 4-1- مقدار غلظت تعادلی نیکل، بازدهی جذب و مقدار نیکل جذب شده در واحد جرم جاذب در آزمایش های غیرپیوسته47جدول 4-2- نتایج آزمایش های انجام شده بر مبنای روش سطح پاسخ50جدول 4-3- میزان غلظت خروجی نیکل را در زمان های مختلف از ستون با حداکثر بازدهی جذب نیکل52جدول 4-4- نتایج آنالیز برنامه Design Expert جهت انتخاب مدل ریاضی60جدول 4-5- تحلیل واریانس مدل چند جمله ای درجه دوم (نتایج آنالیز برنامه Design Expert)69 عنوان و شماره صفحه جدول 4-6- ضرایب ثابت، اثرات خطی، مربعی و متقابل پارامتر های مدل مرتبه دوم70جدول 4-7- تحلیل واریانس مدل خطی (نتایج آنالیز برنامه Design Expert)72جدول 4-8- ضرایب ثابت و اثرات خطی پارامتر های مدل خطی74جدول 4-9- نتایج مقایسه درصد حذف نیکل حاصل از کاربرد روابط مرتبه دوم و خطی75جدول 4-10- ترکیبات مختلف پارامتر ها را در مدل مرتبه دوم برای بدست آوردن حداکثر راندمان80جدول 4-11- پارامتر های مدل Adam-Bohart82جدول 4-12- پارامتر های مدل توماس83 فهرست شکلها عنوان و شماره صفحهشکل 2-1- طرح مرکب مرکزی (CCD)24شکل 2-2- ایزوترم جذب28شکل 3-1- شمای شماتیک سیستم پیوسته38شکل 3-2- سیستم پیوسته به هنگام انجام آزمایش ها39شکل 3-3- شمای شماتیک نمودار جذب42شکل 4-1- نمودار ایزوترم جذب نیکل در آزمایش های غیر پیوسته48شکل 4-2- نمودار مطابقت ایزوترم جذب با مدل لانگمویر48شکل 4-3- نمودار مطابقت ایزوترم جذب با مدل فروندلیچ49شکل 4-4- نمودار شکست آزمایش شماره 4 با راندمان حداکثر برابر با 8/69 %51شکل 4-5- نمودار نرمال باقیمانده ها در مدل های مرتبه دوم و خطی55شکل 4-6- نمودار باقیمانده ها در مقابل مقادیر پیش بینی شده56شکل 4-7- نمودار باقیمانده ها در برابر ترتیب اجرای آزمایش57شکل 4-8- نمودار پریشیدگی پارامتر های مختلف در پارامتر ها58 عنوان و شماره صفحه شکل 4-9- نمودار اثر ارتفاع جاذب بر میزان جذب فلز سنگین در دو مدل مرتبه دوم و خطی62شکل 4-10- نمودار اثر دبی بر میزان جذب فلز سنگین در دو مدل مرتبه دوم و خطی63شکل 4-11- نمودار اثر غلظت اولیه نیکل بر میزان جذب فلز سنگین در دو مدل مرتبه دوم و خطی64شکل 4-12- نمودار خطوط پاسخ اثر تغییرات ارتفاع جاذب و دبی ورودی بر بازدهی جذب65شکل 4-13- نمودار اثر توامان ارتفاع جاذب و دبی بر راندمان جذب66شکل 4-14- نمودار سه بعدی اثر توامان ارتفاع جاذب و دبی بر راندمان جذب67شکل 4-15- نمودار مقایسه نتایج روابط شماره 4-3 و 4-5 با نتایج واقعی بازدهی حاصل از انجام آزمایشها77شکل 4-16- اختلاف نتیجه بازدهی بر اساس روابط 4-3 و 4-5 با مقدار واقعی بازدهی از آزمایشها78شکل 4-17- نمودار میله ای مطلوبیت ترکیبات تعریف شده در اهداف80شکل 4-18- مقایسه نمودار بدست آمده از آزمایشها با مدل Adam-Bohart82شکل 4-19- مقایسه نمودار بدست آمده از آزمایشها با مدل توماس83شکل پ-1- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 95/25 سانتی متر، دبی 75/15 میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 76 میلی گرم بر لیتر95شکل پ-2- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 95/25 سانتی متر، دبی 72/10 میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 2/34 میلی گرم بر لیتر95شکل پ-3- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 05/14 سانتی متر، دبی 78/15 میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 2/34 میلی گرم بر لیتر96شکل پ-4- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 05/14 سانتی متر، دبی 72/10 میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 2/34 میلی گرم بر لیتر96شکل پ-5- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 95/25 سانتی متر، دبی 78/15 میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 2/34 میلی گرم بر لیتر97شکل پ-6- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 05/14 سانتی متر، دبی 72/10میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 8/75 میلی گرم بر لیتر97شکل پ-7- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 95/25 سانتی متر، دبی 72/10میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 8/75 میلی گرم بر لیتر98شکل پ-8- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 05/14 سانتی متر، دبی 78/15میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 8/75 میلی گرم بر لیتر98شکل پ-9- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی 25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 90 میلی گرم بر لیتر99شکل پ-10- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی 25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 20 میلی گرم بر لیتر99شکل پ-11- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی5/17میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر100شکل پ-12- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 10 سانتی متر، دبی25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر100شکل پ-13- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی9میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر101شکل پ- 14- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر101شکل پ-15- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر102عنوان و شماره صفحه شکل پ-16- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر102شکل پ-17- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر103شکل پ-18- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر103شکل پ-19- نمودار شکست در ستون با ارتفاع جاذب 20 سانتی متر، دبی25/13میلی لیتر بر دقیقه و غلظت اولیه نیکل 55 میلی گرم بر لیتر104شکل پ-20- نمودار خطوط پاسخ اثر تغییرات ارتفاع جاذب و غلظت نیکل ورودی بر بازدهی جذب105شکل پ-21- نمودار خطوط پاسخ اثر تغییرات دبی ورودی و غلظت نیکل ورودی بر بازدهی جذب106شکل پ-22- - نمودار اثر توامان ارتفاع جاذب و غلظت اولیه نیکل بر راندمان جذب107شکل پ- 23- نمودار اثر توامان غلظت اولیه نیکل و دبی بر راندمان جذب108شکل پ-24- نمودار سه بعدی اثر توامان غلظت اولیه نیکل و ارتفاع جاذب بر راندمان جذب109شکل پ-25- نمودار سه بعدی اثر توامان غلظت اولیه نیکل و دبی بر راندمان جذب1101- مقدمه 1-1- کلیات امروزه فعالیت های بشری موجب آلودگی هر چه بیشتر محیط زیست شده است. از این میان فعالیت های صنعتی بخش وسیعی از این آلودگی ها را ایجاد می کنند به طوری که فلزات سنگین حاصل از پساب این صنایع در محیط تجمع می یابد. این در حالی است که این فلزات قابل تجزیه زیستی نبوده و با ورود به چرخه غذایی در بدن موجودات زنده تجمع می یابند و بیماری های خطرناکی را ایجاد می کنند (Ozer, 2007).روشهای متعددی برای پاکسازی فلزات سنگین از محیط به کار گرفته شده است که از آن میان می توان به موارد زیر اشاره کرد:در این روش می توان در صورت استفاده از حجم بالای رزین، فلزات سنگین را تا حد ppb تصفیه کرد. همچنین این روش به نسبت ارزان است و تجهیزات آن در دسترس می باشد (زیودار، 1383).