مواد زائد جامد شهری به سوخت های حمل و نقل مایع – بخش سوم: چارچوب مدیریت زنجیره تامین ملی مبتنی بر بهینه سازی

Municipal Solid Waste to Liquid Transportation Fuels – Part III: An Optimization-Based Nationwide Supply Chain Management Framework

چکیده
1. مقدمه
2. بررسی سوابق پژوهشی
3. پالایشگاه های WTL
4. میزان دسترسی به مواد اولیه MSW
5. منابع آب
6. مکان های پالایشگاه WTL انتخابی
7. مکان های تحویل رد شده MSW
8. محل های تحویل سوخت های مایع
9. هزینه های حمل و نقل
10. مدل بهینه سازی زنجیره تامین انرژی MSW
11. آمارهای مدل بهینه سازی زنجیره تامین انرژی
12. مطالعه موردی بهینه سازی زنجیره تامین WTL در سراسر کشور
13. مطالعات موردی بهینه سازی زنجیره تامین WTL در سراسر کشور
14. نتیجه گیری
منابع

چکیده
چارچوب مدیریت زنجیره تامین مبتنی بر بهینه سازی برای فرایندهای تبدیل زباله جامد شهری (MSW) به سوخت های مایع جهت حمل و نقل (WTL) ارائه شده است. ابتدا، تحلیلی کامل از عملیات دفن زباله، و مقادیر سالیانه MSW در سراسر ایالات متحده انجام شده و با مطالعات مشابه کامل شده است. یک چارچوب کمی زنجیره تامین که به طور همزمان عملیات زنجیره ارزش WTL بالادست و پایین دست را محاسبه می کند پس از آن ارائه شده است. مدل بهینه سازی خطی در مقیاس بزرگ که تعامل میان موجودی مواد اولیه MSW و مکان ها، مکان های پالایش WTL، و مکان های تحویل محصول و ظرفیت های تقاضا را بیان می کند، توصیف شده است. مدل برای زنجیره تامین WTL در سراسر کشور و همچنین سراسر ایالت در مطالعات موردی متعدد حل شده است. نتایج چارچوب دیدگاه های استراتژیکی را در رابطه با قرارگیری استراتژیک پالایشگاه های WTL در ایالات متحده را ارائه کرده و همچنین اطلاعات توپولوژیکی مربوط به جریان مواد اولیه و محصولات را بیان می کند. نتایج نشان می دهند که زنجیزه تامین WTL در مقیاس بزرگ می تواند رقابتی بوده و حتی قیمت های نفت بین 64 تا 77 دلار برای هر بشکه را بشکند.

2. بررسی سوابق پژوهشی
در حالیکه مطالعات متعددی در سوابق پژوهشی وجود داشته که به بررسی زیست توده در زنجیره های تامین انرژی می پردازند، اما مدیریت زنجیره تامین زباله های جامد شهری از منظر سیستم ها، کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. مروری بر سوابق در موارد [3] و [14] ارائه شده است. در این بخش، بررسی کوتاهی از سیستم های مدیریت زباله های جامد شهری انجام شده است.

چندین مقاله در سوابق پژوهشی به بحث در مورد روش های مدیریت زباله های شهری در کشورهای مختلف پرداخته اند، از جمله پرتغال [15]، هند [16]، و ایالات متحده [17]. پیرس و ترنر به بحث در مورد مدیریت زباله جامد شهری در بستر وسیع تر سیاست های اقتصادی و زیست محیطی پرداختند [18]. بیگل و همکاران [19] مدل های منتشر شده برای تولید زباله های جامد شهری را مورد بررسی قرار داده و دستورالعمل هایی را برای مدیریت زباله های جامد شهری پیشنهاد کردند. لاکووو و همکاران [20] به بحث و بررسی فرایند تصمیم گیری استراتژیک، عملیاتی و تاکتیکی در زمینه زنجیره تامین زیست توده به انرژی زباله های پرداختند.

هوانگ و همکاران [21] یک مدل برنامه ریزی استراتژیک چند مرحله ای را برای تولید اتانول مبتنی بر بیو ضایعات در کالیفرنیا پیشنهاد کردند. چن و فن [22] به بررسی ابهامات در تقاضای آینده و تامین مواد اولیه زنجیره تامین بیو اتانول مبتنی بر ضایعات از طریق یک مدل برنامه تصادفی عدد صحیح مورد بررسی کرده و آن را بر تولید سوخت های زیستی در کالیفرنیا اعمال کردند. قوس و همکاران [23] یک مدل مسیریابی سیستم اطلاعات جغرافیایی برای ردیابی مسیرهای کم هزینه برای ضایعات جامد در یک شهرداری در هند را تهیه کردند.

پشتیبانی سایت های تک اتمی Co-N3 بر روی کربن فعال مشتق شده از کاغذ باطله جهت جذب هم افزایی و تخریب کاتالیزوری آنتی بیوتیک ها

Single-atom Co-N3 sites supported on waste paper-derived active carbon for synergistic adsorption and catalytic degradation of antibiotics

چکیده
1 مقدمه
2 مواد و روش ها
3 بحث و نتیجه گیری
4 نتیجه گیری
بیانیه ی همکاری نویسندگان CrediT
تعارض در منافع
قدردانی ها
پیوست A اطلاعات پشتیبانی
منابع

چکیده
کاتالیست های تک اتمی (SACs)، کاتالیست‌ های هتروژن نوظهور بوده که در طیف وسیعی از کاربردها‌ امیدبخش می‌ باشند. در این مقاله به معرفی ایجاد جایگاه‌ های تک اتمی Co با کوئوردیناسیون Co-N3پایه ‌دار منظم بر روی کربن فعال مشتق شده از کاغذ باطله (WPAC) می ‌پردازیم. مساحت سطح ویژه بالا (535.2m2g-1) و جایگاه ‌های تکی فعال ظرفیت جذب بالا و عملکرد کاتالیستی مطلوبی به Co-N3/WPAC بخشیده‌ اند. حداکثر ظرفیت جذب سولفیسوکسازول (SIZ) بر روی Co-N3/WPAC به mg g−1 274.5 و درصد حذف SIZ در سیستم Co-N3 /WPAC+PS به تقریبا %93 در 1 دقیقه رسیده است. ویژگی ‌های دو عاملی Co-N3/WPAC منجر به پیش تغلیظ موثر آلاینده‌ های آلی از محلول ‌های آبی و همچنین اکسیداسیون درجای آن‌ ها از طریق فرآیند اکسایش کاتالیستی شده است. به علاوه، سیستم Co-N3/WPAC+PS، محدوده گسترده عملکرد pH (3-11)، ظرفیت کانی ‌سازی بالا (تقریبا (89.3% و قابلیت استفاده مجدد عالی برای تجزیه‌ی SIZ را نشان داد. مطالعات مکانیسم نشان می‌دهد که جایگاه‌ های فعال Co-N3 مسئول تولید افزایشی گونه ‌های فعال اکسیژن از طریق فعال ‌سازی PS بوده و هر دو فرآیند رادیکال و غیر رادیکال به اکسایش SIZ کمک نموده ‌اند. این کار نگرش‌ های زیرکانه ‌ای را در رابطه با انباشت کاغذ باطله و کاربرد SACs برای اصلاح محیط زیست ارائه می‌ کند.

2 مواد و روش ها
2-1 مواد
پلی اتیلن ایمین (PEI) از شرکت شیمیایی آلفا ایسر (شانگهای، چین) خریداری شد. 5،10،15،20-تتراکیس (4-کربوکسی فنیل) کبالت پورفیرین (TCPP-Co) توسط شرکت علم و فناوری جینان هنگا(Jinan Henghua) عرضه شد (جینان، چین). اسید هیدروکلریک (HCI)، هیدروکسید سدیم (NaOH)، متانول (CH3OH، MeOH)، ترت بوتانول (C4H10O، TBA)، اتانول (C2H5OH، EtOH)، اسید فرمیک (HCOOH)، اسید فسفریک (H3PO4)، استونیتریل(C2H3N) ، ACN)، تری فلورواستیک اسید (CF3COOH)، تری اتیل آمین ((C2H5)3N)، سولفات سدیم (Na2SO4) و پرسولفات پتاسیم (K2S2O8، PS) توسط شرکت واکنشگر شیمیایی سینوفارم ارائه شدند (شانگهای، چین). مروپنم (C17H25N3O5S, MEM) توسط شرکت واکنشگر شیمیایی تیانجین گوانکفو (تیانجین، چین) ارائه شد. نورفلوکساسین (C16H18FN3O3, NOR)، بنزوکینون (C6H4O2، BQ) و فورفوریل الکل (C5H6O2، FFA) توسط شرکت شیمیایی علاءالدین (شانگهای، چین) به دست آمدند. سفالکسین (C16H19N3O5S، CL) توسط شرکت بیوتکنولوژی یوآن شانگهای حاصل شدند (شانگهای، چین). سولفامتوکسازول (C10H11N3O3S، SMX)، سولفیسوکسازول (C11H13N3O3S,SIZ)، 5،5-دی متیل-1-پیرولین N-اکسید (C6H11NO، DMPO) و 2،2،6،6-تترا متیل پیپریدین (C9H19N, TEMP) شرکت صنایع شیمیایی توکیو خریداری شدند (توکیو، ژاپن). هیدروکلراید تتراسایکلین (C22H24N2O8⋅HCl، TCH) و اسید کلرواستیک (ClCH2CO2H) توسط شرکت علمی پکن و J&K عرضه شد (پکن، چین). محلول رزین پرفلورینه نفیون از شرکت بازرگانی سیگما آلدریچ خریداری شد(شانگهای، چین). مواد شیمیایی فوق دارای درجه تجزیه و تحلیل بوده و بدون خالص سازی بیشتر و همانطور که خریداری شده استفاده شده اند. آب دیونیزه شده با سیستم آب فوق خالص Milli-Q (18.2 MΩ⋅cm) تهیه شده است.

2-2 آماده سازی Co-N3/WPAC
کاغذهای باطله (WP) از طریق شستن و خشک کردن پیش عمل آوری و جمع آوری شدند. فرآیندهای ساخت Co-N3/WPAC در طرح 1 نشان داده شده است. ابتدا 1 گرم از کاغذ باطله وزن شده و به یک بالن مخروطی 250 میلی لیتری حاوی 100 میلی لیتر آب مقطر اضافه شد. سپس 2.5 گرم سدیم هیدروکسید (NaOH) و 2.5 گرم کلرواستیک اسید (ClCH2COOH) به محلول اضافه شدند. این ترکیب تا دمای 65 درجه سانتیگراد حرارت داده شد و به مدت 30 دقیقه نگهداری گردید و سپس به مدت 4 ساعت در حمام آب همگن سازی شد. طی فرآیند گرمابی، گروه -COOH بر روی سطح کاغذ باطله(WP) پیوند زده شد. WP-COOH حاصل شسته و صاف شد و در تنور خلاء با دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت یک شب خشک گردید. سپس WP-COOH دارای بار منفی در 100 میلی لیتر محلول آبی حاوی 0.08 گرم PEI و 0.1 گرم TCPP-Co پاشیده شد. برای دستیابی به جذب کامل PEI و TCPP-Co بر روی WPCOOH، ترکیب به مدت 12 ساعت به طور مداوم هم زده شد. سپس ترکیب صاف و خشک شده و متعاقبا در دمای 550 درجه سانتیگراد با حد گرمایش 5 درجه سانتیگراد در دقیقه در اتمسفر N2 به مدت 2 ساعت کلسینه شد. سپس با افزایش دما به 700 درجه سانتیگراد با همان سرعت حرارت دهی شد و به مدت 1 ساعت دیگر نگهداری گردید. پس از سرد شدن و رسیدن به دمای اتاق، محصول به مدت 4 ساعت توسط 1 مولار اسید سولفوریک (H2SO4) در دمای 80 درجه سانتیگراد به عمل آمد و در نهایت با آب دیونیزه چندین بار شسته و در دمای 60 درجه سانتیگراد در فر خلاء خشک شد. جهت مقایسه، WPAC خالص با کلسینه کردن WP-COOH به همین روش تهیه شد.

لایه های بیوکامپوزیت کیتوزان عملکردی تقویت شده با نانوفیبریل سلولزی

Cellulose nanofibril reinforced functional chitosan biocomposite films

چکیده
1- مقدمه
2- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده

کیتوسان بعلت خواصی مثل زیست تخریب پذیری، سازگاری با محیط زیست و تجدپذیری، اخیراً به شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. ولی ویژگیهای مکانیکی ضعیف فیلمهای کیتوسان، کاربرد آنها را در مقیاس وسیع محدود ساخته است. در این کار، یک استراتژی آمیزشTEMPO ، بین CNF اکسید شده (TOCN) و کیتوسان برای ساخت فیلمهای نانوکامپوزیت به منظور اصلاح مشخصات بیومکانیکی و حفظ زیست سازگاری آنها توسعه یافته است و فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان، تراگسیل نوری عالی (> 85%) و استحکام کششی بسیار بالای 235 MPa نشان داده اند. سازگاری خوب زنجیره های TOCN و کیتوسان، پراکنش خوب تجمعات کیتوسان و وجود دامنه های بلورین محکمTOCN ، دلایل اصلی بهبود مقاومت مکانیکی فیلمهای کامپوزیت هستند. این فیلمها مشخصات زیست تطبیق پذیری خوبی بر مبنای نتایج ارزیابی فعالیت سلولی نشان داده اند؛ همچنین این فیلمها به مدت بیش از 6 ماه میتوانند بدون هیچگونه تجزیه قابل توجهی در بافر PBS پایدار بمانند. فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان با این ویژگیهای عالی در پزشکی کاربرد چشمگیری پیدا کرده اند.

2- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
2-1- تهیه CNF اکسیدشده به روش اکسایش TEMPO
روش مشروح ساخت نانوفیبریلهای سلولز (CNF) در مطالعات پیشین توصیف شده است [31, 32]. بطور مختصر باید گفت که روش اکسیداسیون TEMPO اولین بار برای اکسید کردن خمیر کاغذ (Nordic AB) بکار رفت و سپس NaClO_2 در یک بافر استات برای اکسیداسیون بیشتر خمیر کاغذ جهت حذف لیگنین باقیمانده احتمالی استفاده شد. سرانجام فیبرهای خمیر کاغذ اکسیدشده از یک همگن ساز پُرفشار عبور داده شدند تا نانوفیبریلهای اکسید شده با TEMPO (TOCN) را بسازند. TOCN حاوی محتوای کربوکسیلاتی حدود 1 mmol/g و بار منفی با پتانسیل-ζ برابر با -71mV است. غلظت TOCN حدود 0.8 w% است.

2-2- تهیه پراکنه کیتوسان
در این کار، کیتوسان بسیار خالص (110kDa و حدود 75% استیل زدایی شده) از فروشگاه سیگماآلدریچ (سوئد) خریداری شد. یک محلول کیتوسان (1 wt%) از طریق انحلال پودر کیتوسان (10 g) با استیک اسید (2 wt% در آب دیونیزه) تهیه شد تا 1000ml محلول با PH نهایی 4 بدست آید. سپس این محلول برای حذف ذرات نامحلول، از یک صافی عبور داده شد.

2-3- تهیه فیلمهای کامپوزیت
پراکنه های کیتوسان بصورت قطره قطره به پراکنه TOCN با برش بوسیله یک دستگاه Ultra-Turrax با سرعتی حدود 10000 rpm اضافه شدند. توجه کنید که سرعتهای برش دیگری نیز بکار میروند اما زمان برش-اختلاط ممکن است متفاوت باشد. غلظت هم-پراکنه TOCN/ کیتوسان حدود 0.1 wt% بدست آمد. فرایند برش-اختلاط به مدت 5-2 دقیقه حفظ شد تا زمانیکه هیچ TOCN انباشته ای در هم-پراکنه مشاهده نگردید. سپس هم-پراکنه پس از خشک کردن سریع، با کمک دستگاه Rapid-Kothen در خلاء فیلتر شد. کیک مرطوب به شکل ساندویچ درون روکشهای فلزی بافته قرار گرفت تا گرما بصورت سریع و یکنواخت منتقل گردد. کاربرد این روش در آزمایشگاه آسان است ولی احتمالاً در مقیاس صنعتی، پیچیده خواهد بود. یک ایده نوآورانه باید توسعه یابد تا بتوان مستقیماً از یک میکسر داخلی [33, 34] یا یک اکسترودر دومارپیچی [35, 36] استفاده کرد. علامتگذاری نمونه های فیلم نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان بصورت مخفف بر مبنای درصد این دو مولفه بیان میشود: مثل T20C80 (20wt% از TOCN مخلوط شده با 80 wt% از کیتوسان)، T40C60 (40 wt% از TOCN مخلوط شده با 60 wt% از کیتوسان).

بررسی تولید بیوالکتریسیته با استفاده از سلول سوختی میکروبی

Bioelectricity Production Using Microbial Fuel Cell–a Review

چکیده

1 مقدمه

2 انواع سلول های سوخت میکروبی و الکتریسیته تولید شده

3 انواع کاتالیزگرهای مورد استفاده

4 موارد استفاده ی پیل های سوخت میکروبی

5 مسیرهای آینده

6 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     این مقاله روش های مختلف تولید نیروی الکتریکی با استفاده از میکروارگانیسم ها در پیل های سوخت میکروبی (MFC) را به طور خلاصه بیان می کند. در دهه گذشته، پیل های سوخت میکروبی به دلیل توانایی تبدیل پسماند آلی به جریان الکتریکی به کمک میکروارگانیسم ها، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کردند. آن ها به عنوان منبع عظیمی از انرژی تجدید پذیر درحال توسعه اند. این دستگاه از بخش های کاتد، آند و یک غشای جداکننده بهره می برد. به طور موثر می توان از آن برای تولید برق و تصفیه فاضلاب استفاده کرد. سلول های الکترولیز میکروبی (MEC) یک نوع پیل سوخت میکروبی هستند که برای تولید سوخت هیدروژن از مواد زیستی مختلف نیز استفاده می شوند. به طور کلی عملکرد پیل سوخت میکروبی به ماهیت میکروارگانیسم ها، الکترودهای انتخابی و غشای جداکننده ی مورد استفاده بستگی دارد. از پیل های سوخت میکروبی به عنوان منبع انرژی پایدار و متناوب برای کاهش آلودگی های صنعتی استفاده می شود. در این مطالعه مروری به شرح مفصلی پیرامون پیل های سوخت میکروبی و روش های مختلف تولید الکتریسیته زیستی و هیدروژن از تصفیه فاضلاب پرداخته شده است.

2- انواع سلول های سوخت میکروبی و الکتریسیته تولید شده

2-1 سلول سوخت میکروبی تک محفظه ای

     سلول سوخت میکروبی تک حفره ای از یک کاتد هوایی و یک آند، با یا بدون غشای جداکننده تشکیل شده است (شکل 1). اگر غشای جداکننده وجود داشته باشد معمولا به کاتد متصل می شود (21). در سلول سوخت میکروبی تک حفره ای به دلیل اکسیداسیون مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها، الکترون ها و پروتون های موجود در آند توسط PEM یا چرخه خارجی به کاتد منتقل می شوند (22). عملکرد کاتد، حداکثر نیروی برق تولیدی توسط سلول های سوخت میکروبی دارای کاتد هوایی را تحت تاثیر قرار داد. در این نوع، به دلیل این که در محیط خنثی واکنش اکسایش-کاهش ضعیف است، کاتد نقش مهمی ایفا می کند (6). گزارش شده است که کاتدهای هوایی استفاده شده در سلول های سوخت میکروبی تک حفره ای حجم مایع اندکی دارند (23) و با استفاده از کاتدهای هوایی کوچک، به دلیل تفاوت در فاصله الکترود، ماهیت PEM و ماهیت ماده تلقیحی، بعضی تاثیرات برروی خروجی نیرو نشان داده شد (24،25،26). در یک سلول سوخت میکروبی تک حفره ای متوالی که کربن و گرافیت دانه ای (گرانولی) به عنوان کاتد و آند استفاده شدند حداکثر نیرو به ترتیب در حدود 65 ± 5 W/m3 و 188 ± 7 mA/m3 به دست آمد (27). برای کاهش Cr (VI) در کاتد زیستی که برس گرافیت و دانه گرافیت به عنوان آند و کاتد استفاده شدند، حداکثر چگالی نیرو 6.4 W/m3 ایجاد شد (28). MFC تک حفره ای با الکترودهای پوشیده شده با گرافن به عنوان آند و کاتد، پیک نیروی خروجی حجمی معادل 3.51 ± 0.50 W m−3 ایجاد کرد (29). MFC تک حفره ای با کاتد هوا و برس فیبر گرافیت به عنوان آند، حداکثر چگالی نیرویی در حدود 1460 ± 10 mW m−2 ایجاد کرد (30). SCMFC با درنظر گرفتن نمد کربن به عنوان آند و پوشش کربنی به عنوان کاتد طراحی شد; حداکثر چگالی نیرو 8.3 ± 0.2 W/m3 40 به دست آمد (31). MFC دارای کاتد پلاتینی و کاغذ کربنی به عنوان آند حداکثر چگالی نیرویی معادل 488 ± 12 mW/m2 ایجاد کرد (32).

2-2 پیل سوخت میکروبی دو محفظه ای

     پیل های سوخت میکروبی اغلب به عنوان سیستم های دو حفره ای استفاده می شوند (شکل 2). پیل های سوخت میکروبی دو محفظه ای دارای یک آنود بی هوازی و یک کاتد هوادهی شده هستند. هر دو حفره الکترود با استفاده از یک غشای تبادل پروتون (PEM) یا یک پل نمکی به هم متصل شده اند. باکتری های بی هوازی تشکیل بیوفیلم داده و به آند می چسبند، درحالی که محفظه دیگر با تامین آب و هوا برای کاتد، هوازی می ماند (33، 34، 35). در این سیستم، کاتیون ها به جز پروتون ها از طریق PEM از کاتد به آند منتقل می شوند که باعث کاهش PH در ناحیه آند و افزایش PH در ناحیه کاتد و کاهش پتانسیل کاتد می گردد که به عنوان مرحله محدودکننده در نظر گرفته می شود (36). عوامل مختلفی مانند ماهیت الکترودها، PH، بارالکتریکی خارجی و سرعت جریان نقش مهمی در کنترل عملکرد MFC دارند (37) و به طور گسترده در تولید الکتریسیته استفاده می شوند (38). در یک مطالعه تجربی که از صفحات گرافیت زبر به عنوان کاتد و صفحات گرافیت نرم به عنوان آند و فاضلاب به عنوان منبع استفاده شد، حداکثر چگالی جریان بالغ بر 313 mA/m2 بود (39). از یک پوشش کربنی با چهار لایه انتشار poly-PTFE به عنوان کاتد و برس کربنی تیمار شده با گرما به عنوان آند استفاده شد که حداکثر چگالی جریان 0.49 A/m2 ایجاد کرد. همین آزمایش با پساب متفاوت، به ترتیب حداکثر چگالی نیرو و حداکثر چگالی جریان 554 mW/m2 و 1.0 A/m2 ایجاد کرد (40). ترکیبی از محیط کشت های نیتروژن زدایی شده و بی هوازی غنی شده با Cr (VI) و الکترودهایی از صفحات گرافیت برای آند و کاتد استفاده شد که به ترتیب چگالی جریان و چگالی نیروی حدود 123.4 mA/m2 و 55.5 mW/m2 ایجاد کرد (41). طی فرایند کاهش زیست معدنی MnO2، حداکثر چگالی نیرو 126.7 ± 31.5 mW/m2 ایجاد شده و هنگام کاهش اکسیژن درحالی که از کربن شیشه ای مشبک برای آند و کاتد استفاده می شد، چگالی نیروی کم تری معادل 3.9 ± 0.7 mW/m2 ایجاد شد (42).

اثر ترکیب سلول های سوختی میکروبی بر روی انتشار گازهای گلخانه ای از مرداب های ساخته شده

The influence of incorporating microbial fuel cells on greenhouse gas emissions from constructed wetlands

برجسته ها

چکیده

1- مقدمه

2- مواد و روش ها

2-1- راه اندازی تجربی

2-2- نمونه برداری و تجزیه و تحلیل

2-3- تجزیه و تحلیل داده ها

3- بحث و نتایج

3-3- DO فاضلاب در سراسر سیستم CW-MFC

3-2- تاثیرات مقاومت خارجی بر انتشار گازهای گلخانه ای

3-3- تاثیرات بارگذاری آلی سیال ورودی در انتشار گازهای گلخانه ای

3-4- تغییرات فصلی انتشار گازهای گلخانه ای

4- نتیجه گیری

قدردانی یا سپاسگزای

منابع

چکیده

در سال های اخیر سلول های سوختی میکروبی (MFCs) با تالاب های ساخته شده (CWS) با هدف افزایش و تقویت تصفیه فاصلاب از CWS در حالیکه به طور همزمان برق تولید می کردند، ترکیب شدند. با این حال، هیچ اطلاعاتی در مورد انتشار گاز های گلخانه ای (GHG) از سیستم های ترکیب شده MFC-CW در طول تصفیه فاضلاب در دسترس نیست. بنابراین، این تحقیق به بررسی تاثیر ترکیب MFCs بر میزان انتشار گازهای گلخانه ای (به ویژه و ) از CWS تحت مقاومت های خارجی ، باگذاری آلی ورودی و فصول مختلف می پردازد. نتایج نشان داد که ترکیب MFC به طور قابل توجهی انتشارات گازهای گلخانه ای را (32.4% – 5.9% معادل ) از CWS با کاهش 36.9% – 17.9% انتشار و 38.7% – 7.2% انتشار کاهش داد. میزان انتشار و از CW- MFCs به طور قابل توجهی با افزایش مقاومت خارجی (بالای 500) افزایش یافت، در حالیکه انتشار روند مخالف را نشان داد. با این حال، میزان انتشار و در مقاومت های خارجی زیر 500 تفاوت قابل ملاحظه ای نداشت. یک همبستگی مثبت قابل توجهی بین میزان انتشار و و بارگیری یا بارگذاری آلی ورودی در CW- MFCs، ولی یک همبستگی منفی قابل توجهی بین میزان انتشار و بارگیری یا بارگذاری آلی ورودی وجود داشت. تقاضای اکسیژن شیمیایی سیال ورودی / نیتروژن کل =3 سیال یا جریان ورودی می تواند منجر به دفع یا حذف 90%≤ TN و همچنین حداقل انتشار معادل در CW- MFCs شود. انتشار گازهای گلخانه ای GHG از CW- MFCs تغییرات فصلی قابل توجهی را نشان داد.

نتیجه گیری

ترکیب MFC به طور قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه ای GHG را (32.4% – 5.9% معادل ) از CWS با کاهش 36.9% – 17.9% انتشار و 38.7% – 7.2% انتشار کاهش داد. میزان انتشار و از CW- MFCs به طور قابل توجهی با افزایش مقاومت خارجی یا بیرونی (بالای 500) افزایش یافت، در حالیکه انتشار روند مخالف را نشان داد. با این حال، میزان انتشار و در مقاومت های خارجی زیر 500 تفاوت قابل ملاحظه ای نداشت. یک همبستگی مثبت قابل توجهی بین میزان انتشار و و بارگذاری آلی ورودی در CW- MFCs ، ولی یک همبستگی منفی قابل توجهی بین میزان انتشار و بارگذاری آلی ورودی وجود داشت. جریان ورودی می تواند منجر به حذف 90%≤ TN و همچنین حداقل انتشار معادل در CW- MFCs شود. انتشار گازهای گلخانه ای GHG از CW- MFCs تغییرات فصلی قابل توجهی را نشان داد.

Abstract

Microbial fuel cells (MFCs) were incorporated into constructed wetlands (CWs) in recent years aiming to enhance the wastewater treatment of CWs while simultaneously produce electricity. However, currently no information is available about the greenhouse gas (GHG) emissions from integrated CW–MFC systems during wastewater treatment. Therefore, this study investigated the influence of incorporating MFCs on GHG (especially CH4 and N2O) emissions from CWs under different external resistances, influent organic loadings and seasons. Results showed that incorporating the MFC significantly reduced the GHG emissions (by 5.9%–32.4% CO2 equivalents) from CWs by reducing 17.9%–36.9% CH4 and 7.2%–38.7% N2O emissions. The CH4 and N2O emissions from CW–MFCs significantly increased with increasing external resistance (above 500 Ω), while the CO2 emission showed the opposite trend. However, the CH4 and N2O emissions at external resistances below 500 Ω did not differ significantly. There was a significant positive correlation between the CO2 and CH4 emissions and influent organic loadings in CW–MFCs, but a significant negative correlation between the N2O emission and influent organic loadings. Influent chemical oxygen demand/total nitrogen (COD/TN) = 3 could result in a TN removal of ≥90% as well as the minimum CO2 equivalents emission in CW-MFCs. The GHG emissions from CW–MFCs showed significant seasonal variations.

4- Conclusions

Incorporating the MFC significantly reduced the GHG emissions (by 5.9%–32.4% CO2 equivalents) from CWs by reducing 17.9%–36.9% CH4 and 7.2%–38.7% N2O emissions. The CH4 and N2O emissions from CW– MFCs significantly increased with increasing external resistance (above 500 Ω), while the CO2 emission showed the opposite trend. However, the CH4 and N2O emissions at external resistances below 500 Ω did not differ significantly. There was a significant positive correlation between the CO2 and CH4 emissions and influent organic loadings in CW–MFCs, but a significant negative correlation between the N2O emission and influent organic loadings. Influent COD/TN = 3 could result in a TN removal of ≥90% as well as the minimum CO2 equivalents emission in CW-MFCs. The GHG emissions from CW–MFCs showed significant seasonal variations.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر ترکیب سلول های سوختی میکروبی بر روی انتشار گازهای گلخانه ای از مرداب های ساخته شده

The influence of incorporating microbial fuel cells on greenhouse gas emissions from constructed wetlands

یک روش ریز استخراج فاز مایع با کمک گرداب جدید برای پارابن ها در محصولات روغنی آرایشی و بهداشتی با استفاده از حلال یوتکتیک عمیق

A novel vortex-assisted liquid phase microextraction method for parabens in cosmetic oil products using deep eutectic solvent

چکیده

1. مقدمه

2. کار تجربی

1.2. واکنش دهنده ها و محلول ها

2.2. تجهیزات

3.2. تهیه DES

4.2. شیوه ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی

5.2. استراتژی بهینه سازی

3. نتایج و بحث

1.3. مشخصه یابی DES

2.3. اثر انواع DES

3.3. اثر حجم DES

4.3. اثر حجم حلال رقیق

5.3. اثر زمان جریان گردابی

6.3. عملکرد تحلیلی

7.3. کاربرد روش توسعه یافته برای نمونه های واقعی

8.3. مقایسه با دیگر روش ها

4. نتیجه گیری

چکیده

پارابن ها، که برای بدن ما مضر هستند، عمدتا به عنوان مواد نگهدارنده در پزشکی، محصولات مراقبت شخصی و لوازم آرایشی استفاده می شوند. یک روش جدید ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی  که کارآمدتر، سریع تر و ارزان تر بوده؛ بر پایه ی حلال های یوتکتیک عمیق  (DES) برای تعیین پارابن ها توسعه داده شد. شرایط ریز استخراج با استفاده از این حلال ها بهینه شده و پارامترهای تحلیلی این روش تحت شرایط ریز استخراج بهینه، تعیین شد. پس از استخراج، جداسازی کروماتوگرافی از پارابن با استفاده از شناسایی کروماتوگرافی-UV مایع با کارایی بالا انجام شد. پارامترهای تجربی، از قیبل نوع DES ، حجم DES ، حجم حلال رقیق و زمان استخراج جریان گردابی؛ بهینه شد. DES6 (ChCl-اتیلن گلیکول (1/2)) مناسب ترین نوع DES برای کار در این مطالعه بود. محدودیت های شناسایی این روش؛ µg mL-1 0.053 برای متیل بارابن، µg mL-1 0.061 اتیل پارابن، µg mL-1 0.049 برای پروپیل پارابن و µg mL-1 0.052 برای بوتیل پارابن بدست آمد. ضرایب همبستگی (R2) برای محدوده غلظتی µg mL-1 0.1-100 بالاتر از 0.9992 و مقادیر انحراف معیار نسبی (RSD) زیر 2.91% در غلظت پارابن ها برابر µg mL-1 2.5، بدست آمد. نتایج مقادیر اختلاط / بازیابی نمونه های واقعی بیش از 84٪ بود. در مقایسه با سایر روش ها، مزایای اصلی این روش شامل: LOD پایین تر، زمان استخراج کوتاه، سرعت، تکرارپذیری و سادگی است.

1- مقدمه

به منظور جلوگیری از زوال و فساد، بسیاری از مواد نگهدارنده و افزودنی ها به طور گسترده ای در مواد غذایی، دارویی و محصولات آرایشی استفاده می شوند و به این ترتیب زمان ماندگاری را افزایش می دهند [1،2]. مصرف-کنندگان از طریق بلعیدن غذاهای فرآوری شده و محصولات دارویی، یا استفاده از محصولات مراقبت شخصی و لوازم آرایشی در معرض بسیاری از مواد شیمیایی قرار می گیرند. با این حال، تمایل به تحریک آلرژیک این نگهدارنده ها ممکن است برای مصرف کنندگان مضر باشد ]3-5[.

4- نتیجه گیری

6 DES همراه با کلرید کولین HBDها به منظور استخراج پارابن ها از روغن های آرایشی متفاوت، تهیه شدند. تعیین شد که DES6، از کلرید کولین و اتیلن گلیکول تشکیل شده، موثرترین نمونه برای استخراج پارابن ها از روغن های آرایشی بود. DES6 سنتز و مشخصه یابی شد، و سپس طی ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی پارابن ها از نمونه های روغنی آرایشی بکار رفت. استخراج پارابن ها با DES قبل از این مطالعه نشده بود. روش توسعه یافته برای استخراج و شناسایی پارابن ها در روغن های آرایشی ساده بوده و سازگار با محیط زیست است. مزیت دیگر این روش سرعت بالاست، که به زمان استخراج در حدود 3 دقیقه نیاز دارد، که از هیچ حلال آلی (هگزان) استفاده نمی کند و LOD آن در مقایسه با دیگر روش ها بسیار کم است. نتایج نشان می دهد که DES6 می تواند به صورت کمی پارابن ها را از روغن های آرایشی استخراج کنند، هنگامی که با روش ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی (V-LPME) ترکیب می شود. مورفولوژی با استفاده از آزمایش های اختلاط/بازیابی با مقادیر بیشتر از 84٪ برای متیل، اتیل، پروپیل و بوتیل پارابن تصدیق شد.

Abstract

The parabens, which are harmful to our bodies, are primarily utilized as preservatives in medicine, personal care products and cosmetics. A novel, more efficient, fast and cheap vortex-assisted liquid phase microextraction method based on deep eutectic solvents (DESs) was developed for the determination of parabens. The microextraction conditions were optimized using these solvents and the analytical parameters of the method were determined under optimal microex­ traction conditions. After extraction, the chromatographic separation of parabens was undertaken using high-performance liquid chroma­ tography-UV detection. Experimental parameters, such as DES type, DES volume, dilution solvent volume and vortex extraction time were optimized DES6 [Cha-Ethylene glycol (112)] was the most suitable DES  to  work  In this  study.  Detection  limits for  this  method  of 0.053 µg ml_, for methylparaben, 0.061 µg ml_, for ethylparaben, 0.049 µg ml-1 for propylparaben and 0.052 µ9 ml-1 for butylpar­ aben were obtained. Correlation coefficients (R”) for a concentration ranged 0.1-100 µg ml_, were higher than 0.9992 and relative standard deviation (RSD) values below 2.91% at parabens concentra­ tion of 2.5 µg ml-1 were obtained. The results of spike/recovery values of real samples were greater than 84%. When compared with other methods, the main advantages include lower LOO, short extraction time, rapidity, repeatability and simplicity.

1- Introduction

In order to prevent aging and deterioration, many preservatives and additives are widely utilized in food, medicine and cosmetic products and thus extend shelf life [1,2]. Consumers are exposed to many chemicals through the ingestion of processed food and pharmaceu­ tical products, or the application of personal care products and cosmetics. However, the tendency to allergic stimulation of these protectors may be harmful to consumers [3-5]. 

4- Conclusion

Six DESs were prepared with choline chloride and HBDs for the extraction of parabens from different cosmetic oils. It was determined that DES6, formed from choline chloride and ethylene glycol was the most effective for the extraction of parabens from cosmetic oils. The DES6 was synthesized and characterized, and then applied during the vortex­ assisted liquid-phase microextraction of parabens from different cosmetic oil samples. The extraction of parabens with DES has never been studied before. The developed method for the extraction and detection of parabens in cosmetic oils is simple and environmentally friendly. The other advantages of this method are that it is very rapid, with an extraction time of as little as 3 minutes being required, it uses no organic solvents (hexane) and the LOD is very low compared with other methods. The results show that DES6 can quantitatively extract parabens from cosmetic oils when combined with vortex-assisted liquid phase microextraction (V-LPME). The methodology was vali­ dated using spike/recovery experiments with values greater than 84% for methyl, ethyl, propyl and butyl parabens being achieved.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک روش ریز استخراج فاز مایع با کمک گرداب جدید برای پارابن ها در محصولات روغنی آرایشی و بهداشتی با استفاده از حلال یوتکتیک عمیق

A novel vortex-assisted liquid phase microextraction method for parabens in cosmetic oil products using deep eutectic solvent

حذف فلزات سنگین از پساب با کمک فرآیند نفوذ – تراوش و جذب روی کربن فعال

Removal of heavy metals from wastewater using infltration‑percolation process and adsorption on activated carbon

چکیده

مقدمه

موضوعات و روشها

نتایج و بحث

ارزیابی جذب فلزات سنگین بر روی پودر کربن فعال (PAC)

بررسی اثربخشی ترکیب نفوذ-تراوش و جذب بر روی پودر کربن فعال (PAC) در تصفیه فاضلاب شهری

شبیه سازی تعادل جذب

نتیجه گیری

منابع

چکیده

     امروزه، آلودگی فلزات سنگین به یکی از جدی‌ترین مشکلات زیست محیطی تبدیل شده است. حذف فلزات سنگین از فاضلابها با توجه به تأثیرات منفی که بر بهداشت عمومی و اکوسیستمها دارد، توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. هدف اصلی این کار، بررسی کارآیی ترکیب فرآیند نفوذ -تراوش با جذب بر روی کربن فعال به منظور حذف فلزات سنگین موجود در پساب فاضلاب شهری است. جذب فلزات سنگین بر روی یک نمونه تجاری از کربن فعال در یک حالت ایستا مورد بررسی قرار گرفت. انجام آزمایشات آزمایشگاهی متعدد این امکان را فراهم آورده تا از مقدار بهینه پودر کربن فعال مورد نیاز برای حذف طیف وسیعی از فلزات سنگین آگاه شویم. نتایج نشان دادند که تعادل جذب برای کادمیوم  (Cd2+) خیلی سریع بدست آمد، برای مثال پس از 15 دقیقه از تماس با کربن فعال. از سوی دیگر، تعادل روی (Zn2+)، سرب (Pb2+) و مس (Cu2+) پس از 45 دقیقه حاصل شد. سرعت حرکت به سمت بیرون برای Zn2+ 70.77%، برای Pb2+  64.75%، برای Cu2+ 67.07% و برای Cd2+ 78.42% بود. ایزوترمهای جذب تعیین شده برای Zn2+، Pb2+، Cu2+ از نوع I بودند درحالیکه شکل منحنی Cd2+ ایزوترمهای نوع II را نشان داد. این ایزوترمها ظرفیت پودر کربن فعال را در جذب کادمیوم، بهتر از سایر فلزات سنگین بررسی شده نشان می‌دهند.

موضوعات و روشها

     این مطالعه تجربی از ماه آوریل تا اکتبر 2016 به مدت 6 ماه به طول انجامید. این آزمایشات در آزمایشگاه علمی کاربردی آبی موسسه عالی علوم و فنون آب انجام شد (دانشگاه گابس، تونس).

به منظور تعیین بهترین فرآیند تصفیه فاضلاب برای از بین بردن فلزات سنگین، فاضلاب به صورت پی در پی توسط نفوذ-تراوش و جذب بر روی پودر کربن فعال تصفیه شده است.

     این آزمایشات بر روی یک ستون پلی وینیل کلرید (PVC) با ارتفاع200 سانتی متر و قطر 10 سانتی متر انجام شد (شکل1). انتهای این ستون یک لایه از دانه‌های درشت شن به ارتفاع 1.5 سانتی متر ریخته شد که متوسط اندازه دانه‌ها (d50) 0.26 میلی متر بود و از یکنواختی خیلی خوبی برخوردار بودند (Cu=1.93). آزمایشات نفوذ با استفاده از پساب ثانویه به دست آمده از تصفیه خانه فاضلاب شهر گابس انجام شد (جنوب شرقی تونس). بار هیدرولیکی اعمال شده، 27/0 m/day بود که طبق کارهای انجام شده توسط نویسندگان مختلف در یک ستون در مقیاس آزمایشگاه انتخاب شد (Guediri 2000؛ Bali و همکاران، 2016). این سیستم تراوش طبق یک حالت عملیاتی چرخان از طریق یک چرخه 7 روزه متشکل از یک دوره تغذیه 4 روزه و یک دوره خشک کردن 3 روزه برای جلوگیری از انسداد صافی شنی استفاده شده است. این عملیات امکان تنظیم زیست توده انباشته شده در صافی را فراهم می‌آورد که به تنفس درون زا نیز کمک می‌کند.

     در مجرای خروج صافی شنی، نمونه‌های تصفیه شدۀ پساب‌ها با مقدار انتخاب شده از پودر کربن فعال (PAC) به روش زیر ترکیب شدند: یک لیتر از آبی که باید تصفیه می‌شد به منظور آزمایش مناسبترین مقدار برای از بین بردن طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها، در چهار لیوان آزمایشگاه پر شده با چهار مقدار مختلف از مواد جاذب (15 ، 25 ، 35 و 45 گرم) ریخته شد. سرعت همزنی در 300rpm تنظیم شد و نمونه‌های آب در بازه‌های 15 دقیقه‌ای گرفته شدند و سپس با یک صافی کاغذی صاف شدند و با تکنیکهای خاص الکترود برای اندازه گیری تراکم هر فلز نسبت به نمونه اولیه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس، مقدار پودر کربن فعال (PAC) متناظر با بهترین میزان کاهش در فلزات سنگین، در فرایند ترکیب با فرایند نفوذ-تراوش مطابقت داده شد.

بررسی بر نانوذرات ZnO به عنوان کاتالیزور نوری خورشیدی: سنتز ، مکانیسم ها و کاربردها

A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications

چکیده
1- مقدمه
2- مبانی و مکانیسم کاتالیز نوری اکسید روی
3- مواد نانوساختار اکسید روی
3-1- طبقه بندی اکسید روی
3-2- سنتز نانو ساختار اکسید روی
4- بهبود اکسید روی به عنوان کاتالیزور نوری
4-1- دوپینگ یا ناخالص سازی فلز ی/ غیر فلزی
4-2- جفت شدگی اکسید روی با دیگر نیمه هادی ها
4-3- جفت شدگی مولفه نانوکربن با اکسید روی
4-4- کنترل شکل و رشد کریستال
4-5- اصلاح سطح اکسید روی
5- مقایسه بی تحرک سازی کاتالیزور نوری و سیستم تعلیق
6- چشم اندازها و چالش های آتی
7- نتیجه گیری ها

چکیده

آلاینده های آلی پایدار (POP) مواد شیمیایی مبتنی بر کربن هستند که در برابر تجزیه زیست محیطی مقاوم بوده و از طریق فرآیندهای تصفیه به طور کامل حذف نمی شوند. دوام آن ها می تواند به اثرات بهداشتی نامطلوبی بر حیات وحش و زندگی انسان منجر گردد. بدین ترتیب، فرآیند فتوکاتالیز خورشیدی به واسطه پتانسیل عظیم آن به عنوان یک فرآیند سبز و دوستدار محیط زیست در از بین بردن POP برای افزایش امنیت آب پاکیزه، توجه فزاینده ای را معطوف خود نموده است. در این زمینه، مشخص شده نانوساختارهای اکسید روی نامزدهای کاتالیزور نوری برجسته ای می باشند که در تجزیه نوری با توجه به هزینه کم، غیر سمی بودن و کارآمدی بیشتر آنان در جذب بخش بزرگی از طیف خورشیدی در مقایسه با دی اکسید تیتانیوم (TiO2) استفاده می گردد. ، با این حال جنبه های متعددی وجود دارند که برای توسعه بیشتر باید مد نظر قرار گیرند. هدف مقاله حاضر بررسی مکانیسم های تجزیه نوریPOP و پیشرفت های اخیر در روش های ساخت نانوساختاری اکسید روی از قبیل: تکنیک های دوپینگ یا ناخلص سازی، اتصال ناهمگن و اصلاح و نیز بهبود اکسید روی به عنوان یک کاتالیزور نوری می باشد. هدف دوم مطالعه حاضر، ارزیابی بی تحرک سازی سیستم کاتالیزور نوری و تعلیق ضمن بررسی چالش ها و چشم اندازهای آتی آنان می باشد.

7- نتیجه گیری ها

مشخص شده نانوساختارهای اکسید روی نامزد بالقوه ای به عنوان کاتالیزور نوری در فرآیند تجزیه نوری خورشیدی محور آلاینده های آلی پایدار هستند. این امر به واسطه هزینه تولید پایین آن (75 درصد کمتر در مقایسه با نانوذرات TiO2 و Al2O3)، غیر سمی بودن و توانایی جذب بخش بزرگی از طیف خورشیدی در مقایسه با نانوذرات TiO2 می باشد. بر اساس نمونه روش های ساخت ارائه شده در بخش های قبل، مشاهده می گردد که خصوصیات اکسید روی از قبیل: ابعاد (D0، D1، D2 و D3)، ریخت شناسی و اندازه ذرات تحت تاثیر روش های ساخت آن قرار دارند. در میان روش های ساخت، رویکردهای مبتنی بر محلول با توجه به توانایی آنان در ارائه بستری مناسب برای کنترل مکانیسم های رشد نانوساختارهای اکسید روی که به صورت تجربی از طریق نسبت های مولی کنترل شده پیش سازها ثابت شده، مطلوب می باشند. روش های مختلفی وجود دارند که در پی افزایش پاسخ نوری نانوساختارهای اکسید روی هستند.

Abstract

Persistent organic pollutants (POPs) are carbon-based chemical substances that are resistant to environmental degradation and may not be completely removed through treatment processes. Their persistence can contribute to adverse health impacts on wild-life and human beings. Thus, the solar photocatalysis process has received increasing attention due to its great potential as a green and eco-friendly process for the elimination of POPs to increase the security of clean water. In this context, ZnO nanostructures have been shown to be prominent photocatalyst candidates to be used in photodegradation owing to the facts that they are low-cost, non-toxic and more efficient in the absorption across a large fraction of the solar spectrum compared to TiO2. There are several aspects, however, need to be taken into consideration for further development. The purpose of this paper is to review the photo-degradation mechanisms of POPs and the recent progress in ZnO nanostructured fabrication methods including doping, heterojunction and modification techniques as well as improvements of ZnO as a photocatalyst. The second objective of this review is to evaluate the immobilization of photocatalyst and suspension systems while looking into their future challenges and prospects.

7- Conclusions

ZnO nanostructures have been shown to be a potential candidate as photocatalyst for solar-driven photodegradation process of persistent organic pollutants. This is attributed to its low production cost (75% lower in comparison to TiO2 and Al2O3), non-toxic and ability to absorb larger fraction of solar spectrum compared to TiO2. From the examples of fabrication methods presented in previous sections, it can seen that zinc oxide characteristics such as dimension (0D, 1D, 2D and 3D), morphology and particle size are affected by its fabrication methods. Among the fabrication methods, solution-based approaches are favorable due to its ability to provide a good platform to control growth mechanisms of ZnO nanostructures, which has been demonstrated experimentally through a well-controlled molar ratios of percursors. There are various methods that have been attempted to enhance photoresponse of ZnO nanostructures.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی بر نانوذرات ZnO به عنوان کاتالیزور نوری خورشیدی: سنتز ، مکانیسم ها و کاربردها

A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications

حذف فلزات سنگین از محلول های آبی با پودر سیلیکات کلسیم از خاکستر بادی زغال سنگ

Heavy metal removal from aqueous solutions by calcium silicate powder from waste coal fly-ash

چکیده

1 مقدمه

2 روش آزمایشی

3 جذب سطحی فلزات سنگین

4 منافع زیست‌محیطی و اقتصادی

5 نتیجه‌گیری

منابع

چکیده

حذف یون‌های Ni (II), Cu (II), Zn (II) و Co (II) با استفاده از پودر کلسیم سیلیکات از محلول‌های آبی شبیه‌سازی شده در این کار بررسی شده که پودر مذکور محصول فرعی حاصل از تولید اکسید آلومینیوم با استفاده از خاکستر زغالسنگ است. CPS بازدهی بالایی برای حذف این یون‌های فلزی دارد. جذب‌ سطحی حداکثر برای Ni(II), Cu (II), Zn(II)و Co(II) به ترتیب برابر 17/420، 93/680، 89/521 و 29/235 میلی‌گرم/گرم بود. حذف کامل (100 درصد) Ni (II) وقتی حاصل شد که غلظت اولیه به 100 میلی‌گرم/لیتر رسید که نشان می‌دهد CSP حتی در غلظت بسیار پایین بسیار کارآمد بود. هم‌دماهای جذب سطحی و سینتیک با استفاده از مدل‌های متفاوت مطالعه شده است. مشخص شده که هم‌دماهای جذب سطحی به بهترین شکل براساس مدل لانگ‌موایر توصیف می‌شوند و سینتیک جذب سطحی پروسه واکنش شبه مرتبه دوم را دنبال می‌کند. غلظت یون کلسیم قبل و بعد از جذب سطحی بررسی شد تا مکانیسم حذف یون‌های فلزی سنگین مطالعه شود. مشخص شد حذف یون‌های فلزات سنگین اساساً از طریق تبادل یون همراه با کمی جذب سطحی حاصل شد.

2. روش آزمایشی
2-1 مواد شیمیایی
     CSP توسط شرکت بین‌المللی توسعه منبع انرژی تجدید‌پذیر داتنگ مغولستان داخلی (هوهوت ، چین) تهیه شد و به همان صورت که دریافت شد استفاده گردید. نیکل (II) نیترات و کبالت (II) کلرید از موسسه تحقیقات شیمیایی دقیق تیانجین جینک (تیانجین، چین) خریداری شد. آمونیوم سیترات، دی‌متیل گلیوکسیم ، نمک اتیلن دی‌آمین تترا استیک اسید تتراسدیم، هیدروکسیل آمین هیدروکلرید، مس (II) سولفات، روی (II) نیترات و سدیم پیروفسفات از شرکت علمی شیلانگ (گوانگدانگ ، چین) خریداری شد. سولفوریک اسید، سدیم سیترات، استیک اسید، اورتوبوریک اسید، سدیم هیدروکسید و هیدروکلریک اسید از شرکت مواد شیمی پکن (پکن، چین) خریداری شد. 2،9-دی‌متیل-1،10-فنانترولین، نمک زینکون مونوسدیم ، 4-(5-کلرو-2پیریدیزالو)-1،3-دی‌آمینوبنزن، اتیلن دی‌آمین تترا استیک اسید و 2-هیدروکسیل-1-(2-هیورکسی-4-سولفو-1-نفتیلازو)-3-نفتوئیک اسید از شرکت واکنش‌دهنده شیمیایی سینوفارم پکن (پکن، چین) خریداری شد. همه واکنش‌دهنده‌ها خلوص آزمایشگاهی داشتند و بدون خالص‌سازی بیشتر به کار رفتند.

2-2 جذب سطحی
     محلول‌های حاوی Ni2+, Cu2+, Zn2+ و Co2+ به ترتیب با انحلال نیکل (II) نیترات، مس (II) سولفات، روی (II) نیترات و کبالت (II) کلرید در آب دیونیزه تهیه شدند. پساب‌های شبیه‌سازی‌شده حاوی غلظت‌های متفاوت این چهار یون تهیه شدند تا ظرفیت‌های جذب سطحی CSP تست شود. غلظت‌های ابتدایی Ni2+ و Cu2+ به ترتیب 200، 400، 600، 800، 900و 1000 میلی‌م/لیتر بود. غلظت‌های ابتدایی Zn2+ برابر 400، 600، 800 و 1000 میلی‌گرم/لیتر بود. غلظت‌های ابتدایی Co2+ برابر 100، 200، 300، 400، 500، 600 و 700 میلی‌گرم/لیتر است.

     آزمایش‌های جذب فلز در راکتورهای دسته‌ای (بالن‌های 250 میلی‌لیتر) انجام شد که در حمام قرارگرفته روی لرزاننده گذاشته شدند. هر آزمون جذب سطحی یون فلزی با استفاده از شش بالن انجام شد که هر یک حاوی 1/0 گرم CSP و 100 میلی‌لیتر محلول بود. فرایند جذب سطحی در فواصل زمانی ازپیش‌تعیین‌شده در یکی از بالن‌ها متوقف شده و محلول صاف می‌شد تا غلظت یون فلزی تحلیل شود. هر بالن تنها یک بار به کار می‌رفت که داده‌ها را تنها برای یک فاصله زمانی بازیابی می‌کرد تا از خطای احتمالی حاصل از تغییرات در نسبت بین ماده جاذب و محلول که از حذف محلول نمونه از تحلیل حاصل شده، پرهیز شود. محتوای Ni2+, Cu2+, Zn2+ و Co2+ به ترتیب با طیف‌سنجی با استفاده از دی‌متیل گلیوکسیم (استاندارد ملی جمهوری خلق چین، GB/T 11910-1989، تعیین کیفیت آب با استفاده از روش طیف‌سنجی دی‌متیل گلیوکسیم)، 2،9- دی‌متیل-1،10- فنان ترولین (استاندارد ملی حفاظت زیست‌محیطی جمهوری خلق چین، HJ486-2009، تعیین کیفیت آب با روش طیف‌سنجی مس-2،9-دی‌متیل-1،10-فنانترولین)، نمک زینکون مونوسدیم (استاندارد ملی جمهوری خلق چین، تحلیل آب مورد استفاده در دیگ بخار و خنک‌سازی- تعیین طیف‌سنجی روی-زینکون) و 4-(5-کلرو-2-پیریدیلازو)-1،3-دی‌آمینو بنزن (استاندارد ملی حفاظت زیست‌محیطی جمهوری خلق چین، HJ 550-2015، تعیین کیفیت آب طیف‌سنجی کبالت-5-Cl-PADAB) تحلیل شد. غلظت Ca2+ از طریق روش تیتراسیون EDTA تحلیل شد (استاندارد ملی جمهوری خلق چین، GB 7476/87، تعیین کیفیت آب با روش تیتراسیون کلسیم-EDTA).

شیوه متدولوژی سطح واکنش در بهینه سازی جذب +CU2، +Ni2 و +PB2 با کربن فعال شده با KOH حاصل از پوست موز

Response surface methodology approach for optimization of Cu2+, Ni2+ and Pb2+ adsorption using KOH-activated carbon from banana peel

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شیوه متدولوژی سطح واکنش در بهینه سازی جذب +CU2، +Ni2 و +PB2 با کربن فعال شده با KOH حاصل از پوست موز

Response surface methodology approach for optimization of Cu2+, Ni2+ and Pb2+ adsorption using KOH-activated carbon from banana peel

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.