دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

مهندس زهرا کریمی دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی، به صورت حضوری در ساعت ۸ صبح روز سه شنبه ۴ مهر ماه ۱۴۰۲، کلاس ۱۳۰ در دانشکده مهندسی شیمی، از رساله خود با عنوان " استحصال اکسیدهای معدنی آلومینیوم و آهن از گل قرمز با هدف تولید نانو جاذب هیبریدی " با راهنمایی آقای دکتر احمد رهبر دفاع خواهد نمود.


چکیده 
توسعه صنایع معدنی منجر به تولید مقادیر زیادی از مواد پسماند و محصولات جانبی شده که خود موجب پدید آمدن مشکلات زیست¬محیطی ناشی از انباشت پسماند¬های مختلف شده¬است. در این میان، پسماند بوکسیت یا گل قرمز و مدیریت مناسب آن یکی از دغدغه¬¬های زیست¬محیطی به¬شمار می¬رود. هدف از پژوهش حاضر، استفاده از گل قرمز به عنوان پسماند صنعت آلومینیوم برای ساخت یک نانوجاذب هیبریدی مغناطیسی است که می تواند نیترات را از محیط آبی حذف کند. گل قرمز به دلیل تولید گسترده، وجود برخی عناصر رادیواکتیو، قلیائیت بالا و شوری، ظرفیت چشمگیری در آلودگی خاک و آب های زیرزمینی دارد. گل قرمز علیرغم مضراتی که دارد، حاوی عناصر متعددی از جمله آهن، آلومینیوم، سیلیس و کلسیم به اشکال مختلف معدنی است. در مطالعه حاضر، فروشویی مرحله ای به عنوان روشی مناسب برای جداسازی و خالص سازی عناصر با ارزش اصلی از گل قرمز با استفاده از اسید کلریدریک به کار رفته است. در مرحله فروشویی اولیه تحت شرایط بهینه با استفاده از اسید کلریدریک ۰.۲ مولار در دمای اتاق به مدت ۲ ساعت، ۸۹ درصد از محتوای کلسیم از گل قرمز حذف شد. برای حذف انتخابی سیلیس، در مرحله فرو شویی اصلی، از اسید کلریدریک ۳ مولار، در دمای °C ۹۵ استفاده شد  که منجر به استحصال آهن و آلومینیوم با راندمان بالا شد. سپس طی فرایند سنتز و در مرحله ترسیب، نانوجاذب هیبریدی مغناطیسی اکسید آلومینیوم سنتز شد. مشخصه یابی نانوجاذب مذکور با تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس ,(XRD) فلورسانس اشعه ایکس(XRF) ، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) مورد بررسی قرار گرفت. اندازه بلورهای Fe۳O۴  و γ -Al۲O۳   به ترتیب حدود ۱۸.۷ و ۱۹.۶ نانومتر، مقدار Fe۳O۴ و γ -Al۲O۳ حدود  % ۴۸.۱ و % ۵۱.۲  در ساختار نانوجاذب با مساحت سطح ویژه حدود m۲/g ۱۲۵.۹ شناسایی شد. مطالعات بر روی جذب با استفاده از زمان تماس مختلف و غلظت های اولیه نیترات، pH و مقادیر مختلف جاذب انجام شد. حداکثر ظرفیت جذب در حدود mg/g ۶۹ با استفاده از جاذب g/L  ۱ پراکنده در محلول نیترات ۱۰۰ ppm با pH برابر ۶ پس از ۸۰ دقیقه به دست آمد. داده های جذب به طور مناسب با مدل ایزوترم فروندلیچ برازش داده شد که نشان دهنده جذب چند لایه است. آزمایش‌های بازیابی نشان داد که نانوجاذب می‌تواند جذب نیترات مؤثری را حتی پس از چهار چرخه بازیابی انجام دهد. در این مطالعه یک نانوجاذب هیبریدی مغناطیسی سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه از پسماند صنعت آلومینوم سنتز شده است که به طور موثر نیترات را از محیط آبی حذف می کند. همچنین به دلیل مغناطیسی بودن دارای مزیت جداسازی سریع است علاوه بر این، این روش کمترین مقدار پسماند قابل استفاده را در طول فرآیند استحصال ایجاد کرده که این روش را به یک روش پایدار و سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند. 
واژه¬های کلیدی: گل قرمز، فروشویی، استحصال، جذب سطحی، نانو جاذب هیبریدی مغناطیسی، جذب نیترات