از آن جهت که امروزه پاکسازی و تصفیه فاضلاب‌ها و آبهای طبیعی از فلزات سنگین سمی و استفاده مجدد از پسابها برای مصارف صنعتی و کشاورزی مورد توجه فراوان قرار گرفته است
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد رشته محیط زیست و صنایع با عنوان نقش فلزات در محیط زیست
چکیده:
با گسترش صنعت و پیشرفت صنایع، خطر آلودگی فلزات سنگین در طبیعت، روز به روز در حال افزایش است. از آن جهت که امروزه پاکسازی و تصفیه فاضلاب‌ها و آبهای طبیعی از فلزات سنگین سمی و استفاده مجدد از پسابها برای مصارف صنعتی و کشاورزی مورد توجه فراوان قرار گرفته است و به لحاظ آنکه روشهای معمول حذف فلزات سنگین نظیر ته‌نشینی، الکترولیز، جذب سطحی توسط کربن فعال، فرایند تبخیر و بستر سیال ماسه‌ای کارایی لازم را نداشته و هزینه بالایی دارد، استفاده از مواد و روشهای ارزان‌قیمت و پربازده جزء اولویت‌های واحدهای صنعتی بشمار می‌آید. یکی از روشهایی که امروزه بکار می‌‌رود تبادل یونی است. در تبادل یونی، یک ماده جامد طبیعی یا سنتز شده که توانایی ویژه‌ای در تبادل کاتیون‌های خود با فلزات دیگر از جمله عناصر سنگین دارد مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه بدین منظور از زئولیتها که دارای حجم حفره کمتر و بازدهی کمتری می‌باشند، استفاده می‌شود. تحقیقات اخیر نشان میدهد که موادی مشابه با نام مزوپور با حجم حفره بزرگتر و راندمان بالاتر می‌تواند جایگزین مناسبی برای زئولیتها باشد.
مزوپور عامل‌دار شدهSBA-15 یک ماده منظم است که دارای آرایش کانالهای شش‌وجهی دو بعدی با قاعده، سطح ویژه زیاد، سایز حفره یکسان (قطر 7 تا 10 نانومتر) و سطح قابل کنترل می‌باشد. در این تحقیق، توانایی SBA-15 عامل‌دارشده با گروههای دندریمری پلیآمید و آمینی G1 به عنوان یک فاز جامد استخراج‌کننده برای حذف یونهای Pb2+ و Zn2+ از آب و پساب بررسی شد. از اسپکتروفتومتری جذب‌اتمی شعله‌ای برای تعین غلظت یونها در محلول زیر صافی و محلول بازیابی استفاده شد. اثر چندین متغیر همچون مقدار جاذب، زمان واکنش، pH و اثر یونهای مزاحم در استخراج و بازیابی یونهای مذکور بررسی شد. در ادامه بر روی پارامترهای موثر بر نحوه عملکرد جاذب SBA-15 همچون فاکتور تغلیظ، ظرفیت جاذب، حد تشخیص و دقت روش، منحنی کالیبراسیون بررسیهایی صورت گرفت و در پایان نیز تمامی نتایج حاصله از آزمایشات بر روی یک نمونه حقیقی اعمال و نتایج قابل قبولی بدست آمد.
کلمات کلیدی:
فلزات
مزوپورها
آلودگی فلزات سنگین
نقش فلزات در محیط زیست
مقدمه
حضور مقادیر هر چند ناچیز فلزات سنگین در آب از قبیل نیکل، مس، سرب، کادمیوم باعث بروز اثرات زیست‌محیطی فراوانی خواهد شد که پیشگیری از آنها امری کاملاً بدیهی می‌نماید. فلزات سنگین که با توجه به توسعه شهرنشینی و صنایع و افزایش میزان فاضلاب و پساب، تولید گردیده است، عمدتاً از طریق دفع نادرست و غیربهداشتی فاضلاب شهری و پساب صنعتی وارد محیط زیست می‌گردد. وجود فلزات سنگین مانند سرب، جیوه، روی، نیکل، کرم، کادمیوم و غیره در غلظت بیش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظیر مسمومیت، حساسیت شدید، ضایعات کروموزومی، عقب افتادگی ذهنی، فراموشی، پارکینسن، سنگ‌کلیه، نرمی استخوان و انواع سرطان از جمله سرطان پروستات می‌گردد. یکی از کارشناسان محیط زیست، آلودگی محیط خصوصاً آب با فلزات سنگین را به عنوان بزرگترین گناهی که بشر در طبیعت انجام میدهد ارزیابی نموده است(12).
در کتب و مراجع گوناگون، تعاریف و تفسیرهای مختلفی از فلزات سنگین بعمل آمده است. علت اطلاق لفظ سنگین، وزن‌مخصوص بالاتر از 6 گرم بر سانتی‌مترمکعب می‌باشد که این فلزات دارا هستند. این فلزات دارای نقاط ذوب و جوش بسیار متفاوت می‌باشند بطوریکه در این گروه جیوه (Hg) پایین‌ترین نقطهجوش یعنی 78/38- درجه سانتیگراد و مولیبدن (Mo) بالاترین نقطهجوش معادل 4612 درجه سانتیگراد را دارا می‌باشد. اکسید فلزات سنگین، در جدول تناوبی، هر چه به طرف گازهای نادر پیش برویم، در طبیعت پایدارتر است. حضور برخی از این عناصر از نظر تغذیه حائز اهمیت می‌باشد در حالیکه در شرایط مشابه حضور برخی از آنها در بافت زنده مضر است. نیاز پستانداران به روی و مس به مراتب بیشتر از ید و سلنیوم می‌باشد. فلزات سنگین نظیر آهن، روی و مس برای تعداد زیادی از آنزیمهای فلزی در حکم یک کانون فعال هستند. با وجود اینکه این فلزات در غلظت‌های پایین در بدن یافت می‌شوند ولی اثر فوق‌العاده‌ای در بدن دارند. فلزات سنگین نظیر نقره(Ag)، کادمیوم(Cd)، قلع(Sn)، جیوه(Hg)، سرب(Pb) و همچنین فلزاتی که خاصیت الکترونگاتیویته زیادی دارند مانند مس، نیکل و کبالت میل ترکیبی شدیدی با گروههای آمین و سولفیدریل(SH) دارند. آنزیمها به وسیله این فلزات متلاشی شده و قدرت آنزیمی خود را از دست می‌دهند.
فهرست مطالب
چکیده 4
فصل اول:خواص و کاربرد فلزات نقره،سرب و روی 6
مقدمه 7
کاهش سمیت 8
1-2-اندازهگیری فلزات سنگین 10
1-3-روشهای حذف فلزات سنگین از آبها و فاضلاب 11
1-3-1-روشهای شیمیایی حذف فلزات سنگین 11
1-3-2-روشهای فیزیکی حذف فلزات سنگین 12
1-3-3-روشهای بیولوژیکی حذف فلزات سنگین 12
1-4-نقره 13
1-4-1-معرفی 13
1-4-2-تاریخچه 15
1-4-3-منابع 16
1-4-4-خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر نقره 18
26/1Å : شعاع یونی 19
الکترونگاتیوی:93/1 19
حالت اکسیداسیون: 1 19
3/11Kj/molگرمای فروپاشی : 19
58/250Kj/mol :گرمای تبخیر 19
0000000159/0Ohm. mمقاومت الکتریکی : 19
شکل الکترونی: s14d105 19
1-4-5-ترکیبات نقره 21
1-4-6-کمپلکسهای نقره 22
1-4-7-کاربردها 23
1-4-8-تاثیرات نقره بر محیط زیست و سلامتی انسان 25
1-4-9-ایزوتوپ 27
نیمه عمر ایزوتوپها به صورت زیر می‌باشد: 27
1-5-سرب 30
1-5-1-معرفی 30
1-5-2-تاریخچـــــــه 31
1-5-3-منابع 32
1-5-4-خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر سرب 34
نام: Lead 34
علامت اختصاری: Pb 34
شماره: 82 34
گروه شیمیایی: فلز ضعیف 34
گروه: 6 34
تناوب: IVA 34
بلوک: بلوک p 34
جرم‌حجمی: kg/m3 11340 34
سختی: 5/1 موهس 34
رنگ: سفید متمایل به آبی 34
1-5-5-گونه‌های آلاینده سرب 36
1-5-5-2- Pb4+ 37
1-5-6-ترکیبات آلی سرب 37
می‌شود. 38
1-5-7-کاربردها 38
1-5-11-تأثیرات سرب روی انسان 44
1-5-14-ایزوتوپهــــــــــــا 46
1-6-1-معرفی 48
1-6-2-تاریخچه 48
1-6-3-منابع 50
1-6-4-خصوصیات فیزیکی و شیمیایی روی 51
عدداتمی: 30 51
جرماتمی: 409/65 51
نقطهذوب: °C 73/419 51
نقطهجوش: °C 907 51
شعاعاتمی: Å 53/1 51
ظرفیت: 2 51
رنگ: سفید مایل به آبی 51
حالت استاندارد: جامد 51
نام گروه: 12 51
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 394/9 51
شکل الکترونی: 1s22s2p63s23 p63d 104s2 51
شعاعیونی: Å 74/0 51
الکترونگاتیوی: 65/1 51
حالت اکسیداسیون:2 51
دانسیته: 13/7 51
گرمای فروپاشی: Kj/mol 322/7 51
گرمای تبخیر: Kj/mol 3/115 52
مقاومت الکتریکی: Ohm m 00000005964/0 52
گرمای ویژه:J/g oK 39/0 52
دوره تناوبی: 4 52
شماره سطح انرژی: 4 52
اولین انرژی: 2 52
دومین انرژی: 8 52
سومین انرژی: 18 52
چهارمین انرژی: 2 52
1-6-5-ترکیبات 53
1-6-6-کاربردها 55
1-6-7- اثرات روی بر روی سلامتی انسان و محیط زیست 58
1-6-8-ایزوتوپها 59
فصل دوم:مزوپورهاوکاربردهای آنها 61
2-1-نانوتکنولوژی و نانومواد 61
2-2-ترکیبات نانومتخلخل 67
2-4-تاریخچه 74
2-5-ترکیبات نانومتخلخل مزوپوری 79
2-6-ترکیبات مزوپوری SBA-15 80
2-6-1-ساختار حفره SBA-15 81
2-7-سیستمهای ناهمگن و بسترها 81
2-8-نانودندریمرها 82
2-8-1-ساختمان و نحوه سنتز نانودندریمرها 83
2-8-2-دندریمر پلیآمید و آمین PAMAM 84
2-8-3-سمیت و زیستسازگاری دندریمرها 85
2-9-سنتز و مکانیسم تشکیل مزوپورها 85
2-9-1-مکانیسم کلی 86
2-9-2-استفاده از قالب کوپلیمرهای غیر یونی در تهیه مواد مزوپور 87
2-9-3-تثبیت کمپلکسهای فلزات واسطه درون مزوپورها 94
2-9-4-مکانیزم قالبگیری کریستال مایع(LCT) یا تجمع میلههای سیلیکاتی 96
2-9-5-مکانیسم چروک خوردن لایه سیلیکاتی 97
2-9-6-مکانیسم جفت شدن دانسیته بار 98
2-9-8-مکانیسم بلور مایع سیلیکاتروپیک(SLC) 100
2-9-9-مسیر سنتز و مورفولوژی ذرات SBA-15 102
2-10-کاربردهای مزوپورها 104
2-10-1-نقش کاتالیزوری 104
2-10-2-کشتی در بطری 104
2-10-3-جذب و جداسازی 105
2-11-کلیات جذب‌اتمی 106
2-11-1-اصول 108
2-11-2-تجهیزات و دستگاه‌ها در جذب‌اتمی شعله 109
2-11-3-منبع تابش 111
2-11-4-اتم‌کننده‌ها در جذب‌اتمی 112
2-11-5-مراحل و فرایندهای تشکیل اتم در شعله 114
2-11-6-تکفام سازها یاانتخاب‌گرهای طول‌موج (MMED) 117
2-11-7-آشکارسازها 119
2-11-8-مزاحمتها در AAS 122
فصل سوم:بخش تجربی 126
3-1-مقدمه 127
3-2-مواد و دستگاه‌های مورد نیاز 127
3-2-1-تهیه محلولها و استانداردها 127
3-3-بررسی میزان جذب فلزات سنگین مختلف توسط جاذب 128
3-4-استخراج و بازیابی نمونه 129
3-5-بررسی پارامترهای موثر بر استخراج و بازیابی 129
3-6-بررسی اثر مقدار جاذب 130
3-7-بررسی زمان استخراج 132
3-9-بررسی مقدار و نوع محلول بازیابی کننده 136
3-10-تعیین ظرفیت جاذب برای جذب Pb2+ وZn2+ وAg+ 136
3-11-کاربرد جاذب برای پیش تغلیظ 137
3-12-گستره خطی نمودار کالیبراسیون 137
3-13-فاکتور تغلیظ 138
3-14-حد تشخیص (LOD) 139
3-15-بررسی دقت روش 142
3-16-بررسی مزاحمتها 143
3-17-حذف Pb2+ و Zn2+ و Ag+ در نمونههای پساب 144
فصل چهارم:بحث و نتیجه‌گیری 146
فهرست منابع 150
