تحقیق کاربردستون های تبادل آنیونی-کاتیونی درحذف فلزات سنگین ازآب

توضیحات

 عنوان فارسی: کاربردستون های تبادل آنیونی-کاتیونی درحذف فلزات سنگین ازآب

• فصل اول
• خصوصیات فلزات سنگین وانوع فرآیندهای تصفیه آب
• مقدمه
• فلزات سنگین در محیط زیست و اثرات آنها
•  بررسی یک فلزسنگین جهت آشنایی بااین نوع فلزات
•  تاریخچه
•  پیدایش
•  خصوصیات قابل توجه
•  کاربردها
• ایزوتوپ
• خواص
•  منابع کادمیم
•  اثرات کادمیم بر سلامتی انسان
•  استانداردها
•  روش های متداول حذف فلزات سنگین
•  ترسیب شیمیایی
•  تبادل یونی
•  استخراج الکتریکی
•  انعقاد الکتریکی
•  الکترو دیالیز
•  اسمز معکوس
•  اولترا فیلتراسیون
•  گیاه پالایی
•  جذب سطحی
•  ساختارتحقیق
• فصل دوم
• فرآیندتبادل یونی ومکانیسم های حاکم برآن
•  مقدمه
•  رزین های تبادل یونی
•  کاربردتبادل یونی
•  تبادل یونی در U P W
•  تعادل تبادل یونی
•  سینیتیک تبادل یونی
•  اهمیت ضریب انتقال جرم
• فصل سوم
• فرایند تبادل یونی درتصفیه آب
•  ناخالصی های درآب
•  رزین های تبادل یونی
•  نرم کردن آب
•  Demineralisation
•  رزین ها چجورشکلی دارند
•  عملیات ستون
•  عملیات احیا
•  محدودیت تبادل یونی
•  تبادل یونی سلکتیو
• فصل چهارم
• نتایج تحقیق
• نتیجه
• منابع

فصل اول

خصوصیات فلزات سنگین وانوع فرآیندهای تصفیه آب

 

 1-1مقدمه

دسترسی مداوم و آسان به آب شرب سالم از جمله شاخص های توسعه یافتگی و رفاه در هر جامعه است. این امر در جوامع توسعه یافته بالای 99 % است. ولی متأسفانه در برخی کشورهای در حال توسعه به علت وجود منابع آلاینده آمار داده شده حاکی از کمبود شدید دسترسی مداوم به منابع آب سالم و بهداشتی برای عموم مردم است. آلاینده های شیمیایی که یا به طور طبیعی و یا به واسطه فعالیت بشر وارد آب می شوند از جمله مهم ترین آلاینده های منابع آب به شمار می آیند.

با رشد سریع و رو به پیشرفت فعالیت های صنعتی در سراسر جهان، آلودگی های ناشی از فلزات سنگین به یک پدیده مهم و جدی تبدیل شده است. آلودگی های مربوط به فلزات سنگین از طریق صنایع و فعالیت های صنعتی متعددی مانند صنایع آبکاری فلزات، نساجی، چرم، دباغی، رنگ، ذوب واستخراج فلزات، ساخت تجهیزات الکتریکی، آلیاژها، سرامیک و شیشه در مقیاس کوچک و بزرگ ناشی می شوند. فلزات سنگین به دلیل تجمع در بدن انواع موجودات زنده مشخصاً خطرناک می باشند. این مواد به وسیله زنجیره غذایی تغلیظ شده و از این طریق خطر مهم مکانیزم های موجود دربالای زنجیره به شمار می روند.ورود این مواد به بدن انسان و یا حیوان می تواند اثرات سریع مثل مرگ و میر ناگهانی در عرض کوتاه مدت و یا خطرات و آسیب های مختلف یا ضایعات ژنتیکی بلندمدت بروز نماید.

 2-1فلزات سنگین در محیط زیست و اثرات آنها

برای فلزات سنگین تعاریف مختلفی وجود دارد که از میان آنها می توان به تعاریف زیر پرداخت:

• فلزات سنگین عناصری هستند که وزن مخصوص آنها بیشتر از gr/c6 باشد.
• فلزات سنگین عناصری سنگین تر از سدیم )جرم اتمی سدیم = 23 (هستند.
• فلزات سنگین عناصری سنگین تر از آهن هستند ولی در این تعریف با وجود آن که کادمیم وزن مخصوص کمتر از آهن دارد و آرسنیک هم فلز نیست، ولی به واسطه مسمومیت و خطرات زیست محیطی آنها در گروه فلزات سنگین قرار می گیرند.

با رشد سریع و رو به پیشرفت فعالیت های صنعتی در سراسر جهان، آلودگی های ناشی از فلزات سنگین به یک پدیده مهم و جدی تبدیل شده است. شاید بتوان گفت که این دسته از آلاینده های ناشی از صنایع، جزء سمی ترین مواد آلوده کننده محیط زیست می باشند. فلزات سنگین در زمره موادی هستند که تخلیه مقادیر کم آنها در محیط منجر به ایجاد اثرات سوء شدیدی بر اکوسیستم حیاتی می گردد. تمامی فلزات سنگین، بسیار سمی و بازگشت ناپذیر به محیط زیست می باشند.

این فلزات به علت حلالیت در آب، آلودگی منابع آب سطحی و زیرزمینی و در نهایت خاک را سبب می شوند. مکانیزم اثر سمیت فلزات سنگین، ناشی از تمایل شدید کاتیون های این فلزات به گوگرد و بدین طریق مختل کردن فعالیت آنزیم های حیاتی در موجودات زنده می باشد. فلزات سنگین با توجه به خاصیت تجمعی و توانایی در ورود به زنجیره غذایی، به تدریجً خود را به رأس هرم رسانده و مخاطرات زیست محیطی مختلفی را سبب می شوند. آبیاری مزارع سبزی کاری و سایر گیاهان با آب های آلوده به این فلزات، زندگی آبزیان در این گونه آب ها و در نهایت مصرف فرآورده های حاصل، توسط جانوران و انسان زمینه ابتلا به انواع بیماری های شناخته شده و یا شناخته نشده را فراهم می آورد. مسیرهای ممکن جهت انتقال فلزات سنگین و تجمع و تغلیظ آنها در شکل (2-1) نشان داده شده است. منابع ناشی از فعالیت های بشر را می توان در شکل مذکور در آب های زیرزمینی، آب های سطحی، هوا یا خاک در نظر گرفت. حساسیت موجودات زنده به فلزات به طور گسترده ای با توجه به نوع گونه، متغیر است. عناصر ارسنیک و سرب باعث تغییر در نرخ زاد و ولد موجودات، عناصر آرسنیک، بریلیوم، کادمیم، سرب و سلنیم باعث تغییر در نرخ مرگ و میر، فلزات سرب و روی باعث اختلالاتی در رشد، فلزات جیوه و منگنز موجب مشکلاتی در مغز و فلز کبالت موجب اختلالاتی در کبد می گردند.

شکل(2-1)مسیرهای ممکن جهت انتقال و تغلیظ فلزات سنگین در گیاهان، حیوانات و انسان ها

بنابراین حذف فلزات سنگین از محلول آبی، موضوع مهمی در بهداشت عمومی جامعه محسوب می شود که از دو جنبه جداسازی فلزات سنگین از پساب های صنعتی، زهاب کشاورزی، معادن و خنثی کردن اثرات سمی آنها و احیا و بازیافت فلزات اهمیت دارد.اگرچه تکنولوژی کنترل به تعدادی از منابع آلاینده شهری و صنعتی اعمال شده است اما مقدار کلی ورود فلزات سنگین فرآیندهای صنعتی به محیط زیست هنوز بالا می باشد (جدول 2-1).فرآیندهای صنعتی که فاضلاب های حاوی  کادمیم و سایر فلزات سنگین را تولید می کنند در جدول 2-2 آورده شده اند.

جدول 1-1: تخلیه عناصرسنگین درمقیاس جهانی(سال/1000متریک تن)

جدول2-1: تعدادی ازعناصرسنگین دربرخی صنایع اصلی

1-3 بررسی یک فلزسنگین جهت آشنایی بااین نوع فلزات

 کادمیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشانcd  و عدد اتمی 48 قرار گرفته است. کادمیم عنصری به نسبتً کمیاب، نرم، رنگ سفید مایل به آبی و فلز واسطه سمی می باشد که در سنگ معدن روی وجود داشته و در باطری ها به مقدار زیادی مورد استفاده قرار می گیرد

1-3-1 تاریخچه

کادمیم (یونانی کادمیا[1] به معنی کالامین) در سال 1817 در آلمان توسط فریدریچ استرومیر[2] کشف شد. او این عنصر جدید را درون یک ناخالصی در کربنات روی پیدا کرد(کالامین) و برای مدت 100 سال تنها تولیدکننده مهم این فلز باقی ماند. این فلز به همان واژه لاتین کالامین نام گذاری شد چون آن را در ترکیب روی یافته بودند. استرومیر متوجه شد بعضی از نمونه های ناخالص کالامین هنگام حرارت تغییر رنگ می دهد اما کالامین خالص این گونه نیست. گرچه کادمیم و ترکیبات آن به شدت سمی هستند، از سال 1917 مؤسسه بریتیش فارماشیال[3]اعلام می دارد که ترکیبات کادمیم به عنوان دارویی برای معالجه ورم مفاصل، سل غدد لنفاوی و سرمازدگی مورد استفاده قرار می گرفته است.

1-3-2 پیدایش

سنگ های معدن که حاوی کادمیم می باشند کمیاب بوده و در صورت یافت شدن به مقادیر خیلی کم وجود دارند. CdS[4]، تنها کانی مهم کادمیم، تقریباً همیشه به ZnS[5] متصل است. در نتیجه کادمیم عمدتاً به عنوان یک محصول جانبی از استخراج، خالص سازی و تصفیه سولفید اوره حاصل از سنگ معدن روی، و به میزان کمتر سرب و مس تولید می شود.

1-3-3 خصوصیات قابل توجه

کادمیم فلز دوظرفیتی است نرم، چکش خوار، انعطاف پذیر و به رنگ سفید مایل به آبی که با چاقو به راحتی بریده می شود. این عنصر از بسیاری جهات شبیه روی است اما کادمیم ترکیبات پیچیده بیشتری به وجود می آورد. معمولی ترین حالت اکسیداسیون کادمیم 2+ می باشد، گرچه نمونه های کمیابی از 1+ نیز می توان پیدا کرد.

1-3-4 کاربردها

تقریباً سه چهارم کادمیم در باطری ها استفاده می گردد (به خصوص باطری های Ni-Cd) و بیشتریک سوم باقی مانده عمدتاً جهت رنگ ها، پوشش ها، آبکاری و به عنوان مواد ثبات بخش در پلاستیک ها به کار می رود.کاربردهای دیگر:

• در بعضی از آلیاژهای زود ذوب به کار می رود.
• به علت ضریب اصطکاک پایین و مقاومت بسیار خوب در برابر خستگی، در آلیاژهای بلبرینگ از آن استفاده می شود.
• %60 از کادمیم یافت شده در آبکاری الکتریکی به کار می رود.
• انواع بسیاری از لحیم ها حاوی این فلز هستند.
• به عنوان مانعی برای کنترل کافش اتمی[6] به کار می رود.
• ترکیبات حاوی کادمیم در مواد درخشان تلویزیون های سیاه و سفید و نیز در مواد درخشان آبی و سبز در لامپ تصویر تلویزیون های رنگی به کار می روند.
• کادمیم نمک های مختلفی را به وجود می آورد که معمول ترین آنها کادمیم سولفات است. از این سولفید به عنوان رنگدانه زرد استفاده می شود.
• در برخی نیمه هادی ها کاربرد دارد.
• بعضی از ترکیبات کادمیم به عنوان تثبیت کننده در پلی وینیل کلرید[7] به کار می رود.

  5-3-1ایزوتوپ

کادمیم به طور طبیعی شامل 6 ایزوتوپ پایدار است. 27 ایزوتوپ پرتوزا[8]  شناخته شده که پایدارترین آنها cd-113 بانیمه عمر7/7 کوادریلیون سال، cd-109 بانیمه عمر6/426 روز وcd-115  بانیمه عمر46/53 ساعت می باشد.مابقی ایزوتوپ های رادیواکتیو دارای نیمه عمری کمتراز5/2 ساعت بوده که اکثرانیمه عمرشان کمتراز 5 دقیقه است. این عنصردارای 8 ایزومرهسته ای است که پایدارترینشان cd-113  بانیمه عمر 1/14 سال،Cdm-115  بانیمه عمر 6/44 روز و Cdm-117 بانیمه عمر 36/3 ساعت می باشد.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق