1-5- متداولترین جاذب های مورد استفاده در حذف آرسنیک. 17

1-5-1- کیتوسان و نانوکامپوزیت های آن…………. 17

1-5-2- آلومینای فعال……………………….. 19

1-5-3- نانوذرات آهن صفر ظرفیتی………………. 20

1-6- ایزوترم های جذب سطحی……………………… 20

1-6-1- ایزوترم جذب لانگمویر………………….. 21

1-6-2- ایزوترم فروندلیچ…………………….. 23

1-7- سنتیک جذب……………………………….. 24

1-7-1- مدل سنتیکی شبه مرتبه اول……………… 25

1-7-2- مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم……………… 25

1-7-3- مدل نفوذ درون ذره­ای………………….. 26

1-8- برخی از مواد دارای خاصیت آنتی باکتریال……… 27

1-8-1- کیتوسان…………………………….. 27

1-8-2- یون های مس و کمپلکس کیتوسان- مس……….. 28

1-8-3- نانوذرات نقره……………………….. 29

1-9- مروری بر کارهای انجام شده…………………. 30

1-10- اهداف پروژه حاضر………………………… 34

فصل دوم

مواد و روش ها

2-1- مواد شیمیایی مورد استفاده…………………. 39

2-2- جاذب های مورد استفاده برای حذف آرسنیک(III)……. 42

2-3- تهیه جاذب ها…………………………….. 42

2-3-1- روش تهیه کامپوزیت کیتوسان/نانوآلومینا…. 42

2-3-2- روش سنتز نانو جاذب کیتوسان/آلومینا اصلاح شده با مس(II)42

2-4- دستگاه های مورد استفاده…………………… 43

2-5- بررسی خصوصیات جاذب ها…………………….. 43

2-6- روش تهیه محلول استاندارد آرسنیت……………. 44

2-7- آزمایشات جذب دسته ای (بچ)…………………. 45

2-7-1- بررسی مقدار بهینه نانوآلومینا در کامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃جهت حذفAs(III)…………………………………. 45

2-7-2- بررسی نسبت بهینه مس به کیتوسان در نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃جهت حذفAs(III) …………………………….. 46

2-7-3- بررسی تاثیر غلظت اولیه آرسنیک بر فرآیند جذب سطحی (مطالعات ایزوترم جذب)…………………………. 46

2-7-4- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب سطحیAs(III)(مطالعات سنتیک جذب)…………………………………… 47

2-8- بازجذب و استفاده مجدد از جاذب ها…………… 47

2-9- روش آنالیز………………………………. 48

2-10- بررسی اثر تداخل یون های رایج……………… 48

2-11- بررسی خاصیت ضد میکروبی جاذب ها……………. 48

فصل سوم

نتایج و بحث

3-1- بررسی ساختار و ویژگیهای جاذبهای کیتوسان، کیتوسان/نانوآلومینا و مس-کیتوسان/نانوآلومینا……..53

3-1-1- ویژگی های مورفولوژی جاذب ها…………….. 53

3-1-2- مطالعاتEDX جاذب ها…………………… 56

3-1-3- مطالعاتAFM جاذب ها…………………… 57

3-1-4- مطالعاتXRD جاذب ها…………………… 58

3-1-5- مطالعات FTIR جاذب ها ………………….. 61

3-2- ساختار فرضی نانوکامپوزیت کیتوسان/آلومینا……. 66

3-3- بررسی پارامترهای موثر بر جذب As(III) به روش ناپیوسته در دمای محیط و pH خنثی….. 69

3-3-1- بررسی مقدار بهینه نانوذرات آلومینا در Chitosan/nano-Al₂O₃جهت حذف As(III)…… 69

3-3-2- بررسی نسبت بهینه مس به کیتوسان در نانوجاذب اصلاح شده جهت حذف As(III)……… 70

3-3-3- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب سطحی 71

3-3-4- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب سطحی As(III)73

3-4- ایزوترم های جذب سطحی……………………… 77

3-4-1- بررسی ایزوترم های جذب As(III)توسط جاذب کیتوسان.. 77

3-4-1-1- بررسی ایزوترم لانگمویر………………… 77

3-4-1-2- بررسی ایزوترم فروندلیج……………….. 78

3-4-2- بررسی ایزوترم های جذب As(III)توسط نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃81

3-4-2-1- بررسی ایزوترم لانگمویر………………… 81

3-4-2-2- بررسی ایزوترم فروندلیج……………….. 82

3-4-3- بررسی ایزوترم های جذب As(III)توسط نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃……… 84

3-4-2-1- بررسی ایزوترم لانگمویر………………… 84

3-4-2-2- بررسی ایزوترم فروندلیج……………….. 85

3-5- سنتیک­های جذب سطحی………………………… 87

3-5-1- مدل سنتیکی شبه مرتبه اول……………….. 88

3-5-2- مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم……………….. 91

3-5-3- مدل نفوذ درون ذره­ای……………………. 95

3-6- اثر pH اولیه…………………………….. 98

6-7- اثر تداخل یون های رایج…………………… 100

3-8- قابلیت استفاده مجدد از جاذب………………. 101

3-9- حذف آرسنیک از آب های طبیعی………………. 101

3-6- فعالیت ضدمیکروبی………………………… 102

4- نتیجه گیری……………………………….. 104

5- پیشنهادات………………………………… 106

6- منابع……………………………………. 107

فهرست اشکال

شکل 1-1- مراحل جذب در سطوح درونی…………………. 13

شکل 1-2- نمودار خطی ایزوترم جذب لانگمویر…………. 22

شکل 1-3- مقایسه نمودارهای ایزوترم جذب فروندلیچ بر اساس مقادیر n 24

شکل 3-1- تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه جاذب های (a کیتوسان (b نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃و (c نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃…. 54

شکل 3-2- میکروگراف های SEM از (a کیتوسان خالص (b نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃ (c نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃پس از جذب………. 55

شکل3-3- آنالیز EDX مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃. 56

شکل 3-4- تصاویر AFM از سطح نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃57

شکل 3-5- پراش اشعه X نمونه نانوذرات آلومینا…….. 58

شکل 3-6- پراش اشعه X نمونه کیتوسان…………….. 59

شکل 3-7- پراشاشعه ایکسنمونه نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃. 60

شکل 3-8- پراش اشعه ایکس نمونه نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃60

شکل 3-9- فازهای کریستالی (a Chitosan/nano-Al₂O₃و (b Cu-chitosan/nano-Al₂O₃ با توجه به الگوهای XRD آنها… 61

شکل3-10- طیف FT-IR مربوط به کیتوسان………………. 62

شکل3-11- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃. 63

شکل3-12- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃64

شکل3-13- طیفFT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃پس از جذب 65

شکل 3-14- طیف FTIR (a کیتوسان خالص (b Chitosan/nano-Al₂O₃ (c و (d نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃قبل وپس از جذب. 66

شکل 3-15- ساختار فرضی نانو کامپوزیت کیتوسان/آلومینا. 67

شکل 3-16- ساختار کمپلکس کیتوسان-مس (a) مدل پل (b) مدل آویز 68

شکل 3-17- تاثیر غلظت اولیه As(III)بر ظرفیت جذب سطحی جاذب های مورد استفاده………. 72

شکل 3-18- داده های سنتیک برای جذب As(III)بر روی جاذب های مورد استفاده………. 75

شکل 3-19- فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای جاذب کیتوسان خالص 78

شکل 3-20- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای جاذب کیتوسان خالص 79

شکل 3-21- فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃…….. 81

شکل 3-22- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃.. 83

شکل 3-23- فرم خطی ایزوترم لانگمویر برای نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃85

شکل 3-24- فرم خطی ایزوترم فروندلیچ برای نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃86

شکل 3-25- مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III)روی جاذب کیتوسان 88

شکل 3-26- مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III)روی نانو جاذب Chitosan/nano-Al₂O₃………… 89

شکل 3-27- مدل سنتیک شبه نوع اول برای جذب As(III)روی Cu-chitosan/nano-Al₂O₃90

شکل 3-28- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III)روی کیتوسان 91

شکل 3-29- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III)روی Chitosan/nano-Al₂O₃92

شکل 3-30- مدل سنتیک شبه مرتبه دوم برای جذب As(III)روی Cu-chitosan/nano-Al₂O₃………. 93

شکل 3-31- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III)روی کیتوسان 95

شکل 3-32- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III)روی Chitosan/nano-Al₂O₃96

شکل 3-33- مدل نفوذ درون ذره­ای برای جذب As(III)روی Cu-chitosan/nano-Al₂O₃96

شکل 3-34- اثر pH اولیه روی جذب As(III) توسط کیتوسان خالص، Chitosan/nano Al₂O₃و Cu-chitosan/nano Al₂O₃……. 99

شکل3-35- تعیین pH_pzcبرای جاذب های کیتوسان ، Chitosan/nano Al₂O₃و Cu-chitosan/nano Al₂O₃……. 99

شکل 3-36- ظرفیت جذب As(III) در حضور آنیون های تداخل (500 mg/l). شرایط آزمایش: غلظت آرسنیک سه ظرفیتی 50 mg/l و مقدار جاذب 2 g/l 100

شکل 3-37- بازده جذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃نسبت به چرخه های بازسازی 101

شکل3-38- نمودار MIC جاذب ها در برابر گونه های مختلف میکروبی 104

فهرست جداول

جدول2-1- مشخصات مهم کیتوسان……………………. 39

جدول 2-2- مشخصات مهم نانو ذرات آلومینا………….. 40

جدول 2-3- مشخصات مهم سدیم آرسنیت……………….. 41

جدول3-1- درصد اتمی و وزنی عناصر مورد استفاده در نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………. 57

جدول 3-2- بررسی تاثیر نسبت آلومینا به کیتوسان بر خواص جذبی Chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………. 69

جدول 3-3- بررسی نسبت مس به گلوکز آمین بر روی جذب جاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………………. 70

جدول3-4- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب سطحی جاذب کیتوسان……………………………………………. 71

جدول3-5- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب Chitosan/nano-Al₂O₃……………………………………………. 71

جدول3-6- بررسی تاثیر غلظت اولیه As(III)بر فرآیند جذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………………. 72

جدول3-7- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب As(III)توسط کیتوسان……………………………………………. 74

جدول3-8- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب As(III)توسط Chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………………. 74

جدول3-9- بررسی تاثیر زمان تماس بر فرآیند جذب آرسنیک توسط Cu-chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………. 75

جدول3-10- بررسی ایزوترم لانگمویر جاذب کیتوسان خالص.. 77

جدول3-11- پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III)روی کیتوسان خالص………………………………………… 78

جدول3-12- بررسی ایزوترم فروندلیچ جاذب کیتوسان خالص. 80

جدول3-13- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III)روی کیتوسان خالص………………………………………… 80

جدول3-14- بررسی ایزوترم لانگمویر نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃81

جدول 3-15- پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III)روی Chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………………. 82

جدول3-16- بررسی ایزوترم فروندلیچ نانو جاذب Chitosan/nano-Al₂O₃82

جدول 3-17- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذب As(III)روی Chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………………. 83

جدول3-18- بررسی ایزوترم لانگمویر نانو جاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃84

جدول 3-19- پارامترهای ایزوترم لانگمویر برای جذب As(III)روی Cu-chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………. 85

جدول3-20- بررسی ایزوترم فروندیچ نانو جاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃86

جدول 3-21- پارامترهای ایزوترم فروندلیچ برای جذبAs(III)روی Cu-chitosan/nano-Al₂O₃…………………………………. 86

جدول3-22- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب کیتوسان 88

جدول3-23- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب Chitosan/nano-Al₂O₃89

جدول3-24- بررسی سنتیک شبه مرتبه اول برای جاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃90

جدول3-25- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب کیتوسان 91

جدول3-26- بررسی سنتیک شبه مرتبه دوم برای جاذب Chitosan/nano-Al₂O₃92