کلمات کلیدی: نانو کامپوزیت، اسپکتروفوتومتر، تابش فرابنفش و مریی، اشباع مرطوب فهرست عناوین عنوان صفحه فصل اول مقدمه و کلیات1-1- فناوري نانو.. 11-2- اهمیت تصفیه آب.. 21-2-1- نانو فناوری و تصفیه آب.. 41-3- روش های مختلف تصفیه پساب.. 61-3-1- تصفیه بیولوژیکی.. 71-3-2- تجزیه گرمایی.. 81-3-3- جذب و دفع.. 81-3-3-1- شناورسازی با هوا.. 91-3-3-2- کربن فعال.. 91-3-3-2-1- تصفیه با کربن فعال دانه ای(GAC).. 101-3-3-2-2- تصفیه با کربن فعال پودری (PAC).. 101-3-3-2-3- بازیابی کربن فعال.. 111-3-4- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته.. 121-3-4-1- فوتوکاتالیست.. 141-4- روش هاي سنتز.. 171-4-1- روش سل- ژل.. 171-4-1-1-انواع فرايند سل- ژل.. 191-4-1-1-1- مسير الكوكسيدي.. 191-4-1-1-2- مسير كلوئيدي.. 201-4-1-2- مراحل فرآيند سل- ژل.. 201-4-2- روش هيدروترمال.. 211-5- فنول و ویژگیهای آن.. 22فصل دوم مروری بر تحقیقات انجام شده.. 26فصل سومروش سنتز و انجام آزمایشات.. 363-1- تصفیه پساب و اهمیت آن.. 363-1-1-1- فرآیند فوتوکاتالیستی مستقیم.. 423-1-1-1-1- فرآیند فوتوکاتالیستی همگن- فرآیند لانگمیر- هینشلوود 423-1-1-1-2- فرآیند الای- رایدیل.. 433-1-1-2- فرآیند فوتوکاتالیستی غیر مستقیم.. 433-2-آزمایشگاه.. 453-2-1- شناخت و تهیه مواد و وسایل موردنیاز برای انجام کارهای آزمایشگاهی 453-2- 3- دستگاه و روش ساخت.. 463-2-4- روی اکسید ZnO.. 483-2-4- 1- سنتزZnO.. 503-2-5- سنتز CuO.. 513-2-6- حذف فنول از پساب.. 523-2-6-1- روش مخلوط کردن مکانیکی.. 523-2-6-2- روش اشباع سازی مرطوب.. 533-2-7- تهیه محلول آزمایشگاهی حاوی فنول.. 553-2-8- شناسایی محلول مجهول.. 553-2-9- انجام آزمایش های مورد نظر.. 56فصل چهارمنتایج و بحث.. 604-1- کاتالیست ساخته شده از روش مخلوط کرن مکانیکی.. 604-1-1- بهینه سازی نوع کاتالیست در تابش فرابنفش.. 604-1-2- بهینه سازی نوع کاتالیست درنور مرئی.. 624-1-3- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه.. 634-1-3-1- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور فرابنفش 634-1-3-2- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور مرئی.. 654-1-3-3- مقایسه انواع کاتالیست مکانیکی در نور فرابنفش و نور مرئی 664-1-3-4- زمان.. 664-1-3-4-1- زمان بهینه در نور مرئی.. 664-1-3-4-2- زمان بهینه در نور فرابنفش.. 674-2- کاتالیست ساخته شده از روش اشباع سازی مرطوب.. 694-2-1- بهینه سازی نوع کاتالیست در تابش فرابنفش.. 714-2-2- بهینه سازی نوع کاتالیست در تابش مرئی.. 724-2-3- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه.. 734-2-3-1- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور فرابنفش 734-2-3-2- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور مرئی.. 744-2-3-3- مقایسه میزان جداسازی نانوکامپوزیت در نورمرئی و فرابنفش 744-2-3-4- زمان بهینه.. 754-2-3-4-1- زمان بهینه در نور مرئی.. 754-2-3-4-1- زمان بهینه در نور فرابنفش.. 76 فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات.. 785-1- نتایج.. 785-2-پیشنهادات.. 79فصل ششم6- فهرست منابع.. 82عنوان شکل صفحهشکل1- 1- روش سل- ژل و محصولات آن در مسیر.. 18شکل1-2- ساختار مولکولی فنول.. 23شکل2- 1-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و3= pH.............................................30شکل2- 2-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و7= pH.. 31شکل2- 3-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و11= pH..31شکل3- 1- نمایی از فرآیند فوتوکاتالیستی با تیتانیا و نور فرابنفش.................................................41شکل3- 2- لامپ فرابنفش مورداستفاده در فوتورآکتور.. 46شکل3- 3- درپوش مورد استفاده در فوتورآکتور.. 47شکل3- 4- فوتورآکتور.. 48شکل3- 5- میانگین اندازه ذرات روی اکسید سنتز شده.. 51شکل3- 6- میانگین اندازه ذرات مس اکسید.. 52شکل3- 7- خط بدست آمده جهت شناسایی مجهول.. 56شکل4- 2- بهینه سازی کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان)………………………..61شکل4- 3- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور مرئی(جذب در مقابل طول موج)62شکل4- 4- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان)63شکل4- 5- pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش.. 65شکل4- 6-pHبهینه برای کاتالیست مکانیکی در نور مرئی65شکل4- 7- مقایسه pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش و نور مرئی66شکل4- 8- بهینه سازی زمان در نور مرئی.. 67شکل4- 9- استفاده از ترکیب نانوکامپوزیت در فرآیند فوتوکاتالیستی68شکل4- 10- فعال شدن تیتانیا با کاتالیستی دیگر در نور مرئی.68شکل4- 11- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش.. 69شکل4- 12- شکل گیری نانوذرات به روش اشباع سازی مرطوب.. 70شکل4- 13- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج)71شکل4- 14- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان)71شکل4- 15- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج)72شکل4- 16- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان)72شکل4- 17-pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش.. 73شکل4- 18-pH بهینه برای کاتالیست در نور مرئی.. 74شکل4- 19- مقایسه جداسازی انواع نانوکامپوزیت در نور مرئی و فرابنفش75شکل4- 20- بهینه سازی زمان در نور مرئی.. 76شکل4- 21- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش.. 76 فهرست جداولعنوان جدول صفحهجدول1- 1 - میزان مجاز فنول براساس استاندارد HAL.. 12جدول1- 2- فهرست روشهای مهم و ترکیبیAOPs. 13جدول1- 3- انحلال پذیری فنول و برخی از مشتقات کلر و نیتروژن دار آن22جدول1- 4- برخی از ویژگیهای فنول.. 24جدول3- 1- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت مکانیکی........................................................................53جدول3- 2- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت اشباع مرطوب.. 54جدول3- 3- شرایط انجام آزمایش.. 58جدول4- 1- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش مخلوط کردن مکانیکی................................60جدول4- 2- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش اشباع سازی مرطوب 69جدول 5- 2- مشخصات نانو کامپوزیت بهینه در دو روش ساخت………………………………..…78 مقدمه و کلیات 1-1- فناوري نانو فناوری نانو، توانمندي توليد مواد،ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواص آنها درمقياس نانو میباشد. علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش وسايل و ساختار هايي كه در كوچكترين واحد ديمانسيون( 100 ) نانومتر يا كوچكتر وجود دارند. از تعاريف فوق بر ميآيد كه فناوري نانو يك رشته نيست بلكه رويكردی جديد در تمامی رشته هاست. براي فناوري نانو كاربردهايي را درحوزههاي مختلف ازجمله غذا، دارو، تشخيص پزشكي و فناوریزیستی تا الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوا و فضا و امنيت ملي بر شمردهاند.كاربرد هاي وسيع اين عرصه و پيامد هاي اجتماعي سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان زمينه فرارشته اي و فرابخشی مطرح نموده است.اولين جرقه فناوري نانو درسال 1959زده شد(البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود). در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آيندهاي نزديك ميتوانيم مولكولها و اتمها را به صورت مستقيم دستكاري كنيم. واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو درسال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد(وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر ميباشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كياريك دركسلر[1] در کتابي تحت عنوان «موتور آفرينش: آغاز دوران فناورينانو» بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميقتري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آن را در کتابي تحت عنوان «نانوسيستمها ماشينهاي مولكولي، چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد. هدف فناوری نانو تولید مولکولی یا ساخت اتم به اتم و مولکول به مولکول مواد و ماشینها توسط بازوهای روبات برنامهریزی شده در مقیاس نانومتری است]2،1[.
حذف فنول از پساب های صنعتی با استفاده از فناوری نانو word
کلمات کلیدی: نانو کامپوزیت، اسپکتروفوتومتر، تابش فرابنفش و مریی، اشباع مرطوب فهرست عناوین عنوان صفحه فصل اول مقدمه و کلیات1-1- فناوري نانو.. 11-2- اهمیت تصفیه آب.. 21-2-1- نانو فناوری و تصفیه آب.. 41-3- روش های مختلف تصفیه پساب.. 61-3-1- تصفیه بیولوژیکی.. 71-3-2- تجزیه گرمایی.. 81-3-3- جذب و دفع.. 81-3-3-1- شناورسازی با هوا.. 91-3-3-2- کربن فعال.. 91-3-3-2-1- تصفیه با کربن فعال دانه ای(GAC).. 101-3-3-2-2- تصفیه با کربن فعال پودری (PAC).. 101-3-3-2-3- بازیابی کربن فعال.. 111-3-4- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته.. 121-3-4-1- فوتوکاتالیست.. 141-4- روش هاي سنتز.. 171-4-1- روش سل- ژل.. 171-4-1-1-انواع فرايند سل- ژل.. 191-4-1-1-1- مسير الكوكسيدي.. 191-4-1-1-2- مسير كلوئيدي.. 201-4-1-2- مراحل فرآيند سل- ژل.. 201-4-2- روش هيدروترمال.. 211-5- فنول و ویژگیهای آن.. 22فصل دوم مروری بر تحقیقات انجام شده.. 26فصل سومروش سنتز و انجام آزمایشات.. 363-1- تصفیه پساب و اهمیت آن.. 363-1-1-1- فرآیند فوتوکاتالیستی مستقیم.. 423-1-1-1-1- فرآیند فوتوکاتالیستی همگن- فرآیند لانگمیر- هینشلوود 423-1-1-1-2- فرآیند الای- رایدیل.. 433-1-1-2- فرآیند فوتوکاتالیستی غیر مستقیم.. 433-2-آزمایشگاه.. 453-2-1- شناخت و تهیه مواد و وسایل موردنیاز برای انجام کارهای آزمایشگاهی 453-2- 3- دستگاه و روش ساخت.. 463-2-4- روی اکسید ZnO.. 483-2-4- 1- سنتزZnO.. 503-2-5- سنتز CuO.. 513-2-6- حذف فنول از پساب.. 523-2-6-1- روش مخلوط کردن مکانیکی.. 523-2-6-2- روش اشباع سازی مرطوب.. 533-2-7- تهیه محلول آزمایشگاهی حاوی فنول.. 553-2-8- شناسایی محلول مجهول.. 553-2-9- انجام آزمایش های مورد نظر.. 56فصل چهارمنتایج و بحث.. 604-1- کاتالیست ساخته شده از روش مخلوط کرن مکانیکی.. 604-1-1- بهینه سازی نوع کاتالیست در تابش فرابنفش.. 604-1-2- بهینه سازی نوع کاتالیست درنور مرئی.. 624-1-3- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه.. 634-1-3-1- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور فرابنفش 634-1-3-2- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور مرئی.. 654-1-3-3- مقایسه انواع کاتالیست مکانیکی در نور فرابنفش و نور مرئی 664-1-3-4- زمان.. 664-1-3-4-1- زمان بهینه در نور مرئی.. 664-1-3-4-2- زمان بهینه در نور فرابنفش.. 674-2- کاتالیست ساخته شده از روش اشباع سازی مرطوب.. 694-2-1- بهینه سازی نوع کاتالیست در تابش فرابنفش.. 714-2-2- بهینه سازی نوع کاتالیست در تابش مرئی.. 724-2-3- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه.. 734-2-3-1- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور فرابنفش 734-2-3-2- بهینه سازیpHبرای کاتالیست بهینه در نور مرئی.. 744-2-3-3- مقایسه میزان جداسازی نانوکامپوزیت در نورمرئی و فرابنفش 744-2-3-4- زمان بهینه.. 754-2-3-4-1- زمان بهینه در نور مرئی.. 754-2-3-4-1- زمان بهینه در نور فرابنفش.. 76 فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات.. 785-1- نتایج.. 785-2-پیشنهادات.. 79فصل ششم6- فهرست منابع.. 82عنوان شکل صفحهشکل1- 1- روش سل- ژل و محصولات آن در مسیر.. 18شکل1-2- ساختار مولکولی فنول.. 23شکل2- 1-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و3= pH.............................................30شکل2- 2-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و7= pH.. 31شکل2- 3-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و11= pH..31شکل3- 1- نمایی از فرآیند فوتوکاتالیستی با تیتانیا و نور فرابنفش.................................................41شکل3- 2- لامپ فرابنفش مورداستفاده در فوتورآکتور.. 46شکل3- 3- درپوش مورد استفاده در فوتورآکتور.. 47شکل3- 4- فوتورآکتور.. 48شکل3- 5- میانگین اندازه ذرات روی اکسید سنتز شده.. 51شکل3- 6- میانگین اندازه ذرات مس اکسید.. 52شکل3- 7- خط بدست آمده جهت شناسایی مجهول.. 56شکل4- 2- بهینه سازی کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان)………………………..61شکل4- 3- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور مرئی(جذب در مقابل طول موج)62شکل4- 4- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان)63شکل4- 5- pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش.. 65شکل4- 6-pHبهینه برای کاتالیست مکانیکی در نور مرئی65شکل4- 7- مقایسه pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش و نور مرئی66شکل4- 8- بهینه سازی زمان در نور مرئی.. 67شکل4- 9- استفاده از ترکیب نانوکامپوزیت در فرآیند فوتوکاتالیستی68شکل4- 10- فعال شدن تیتانیا با کاتالیستی دیگر در نور مرئی.68شکل4- 11- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش.. 69شکل4- 12- شکل گیری نانوذرات به روش اشباع سازی مرطوب.. 70شکل4- 13- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج)71شکل4- 14- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان)71شکل4- 15- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج)72شکل4- 16- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان)72شکل4- 17-pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش.. 73شکل4- 18-pH بهینه برای کاتالیست در نور مرئی.. 74شکل4- 19- مقایسه جداسازی انواع نانوکامپوزیت در نور مرئی و فرابنفش75شکل4- 20- بهینه سازی زمان در نور مرئی.. 76شکل4- 21- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش.. 76 فهرست جداولعنوان جدول صفحهجدول1- 1 - میزان مجاز فنول براساس استاندارد HAL.. 12جدول1- 2- فهرست روشهای مهم و ترکیبیAOPs. 13جدول1- 3- انحلال پذیری فنول و برخی از مشتقات کلر و نیتروژن دار آن22جدول1- 4- برخی از ویژگیهای فنول.. 24جدول3- 1- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت مکانیکی........................................................................53جدول3- 2- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت اشباع مرطوب.. 54جدول3- 3- شرایط انجام آزمایش.. 58جدول4- 1- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش مخلوط کردن مکانیکی................................60جدول4- 2- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش اشباع سازی مرطوب 69جدول 5- 2- مشخصات نانو کامپوزیت بهینه در دو روش ساخت………………………………..…78 مقدمه و کلیات 1-1- فناوري نانو فناوری نانو، توانمندي توليد مواد،ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواص آنها درمقياس نانو میباشد. علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش وسايل و ساختار هايي كه در كوچكترين واحد ديمانسيون( 100 ) نانومتر يا كوچكتر وجود دارند. از تعاريف فوق بر ميآيد كه فناوري نانو يك رشته نيست بلكه رويكردی جديد در تمامی رشته هاست. براي فناوري نانو كاربردهايي را درحوزههاي مختلف ازجمله غذا، دارو، تشخيص پزشكي و فناوریزیستی تا الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوا و فضا و امنيت ملي بر شمردهاند.كاربرد هاي وسيع اين عرصه و پيامد هاي اجتماعي سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان زمينه فرارشته اي و فرابخشی مطرح نموده است.اولين جرقه فناوري نانو درسال 1959زده شد(البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود). در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آيندهاي نزديك ميتوانيم مولكولها و اتمها را به صورت مستقيم دستكاري كنيم. واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو درسال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد(وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر ميباشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كياريك دركسلر[1] در کتابي تحت عنوان «موتور آفرينش: آغاز دوران فناورينانو» بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميقتري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آن را در کتابي تحت عنوان «نانوسيستمها ماشينهاي مولكولي، چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد. هدف فناوری نانو تولید مولکولی یا ساخت اتم به اتم و مولکول به مولکول مواد و ماشینها توسط بازوهای روبات برنامهریزی شده در مقیاس نانومتری است]2،1[.