REMOVAL OF PHENOL AND CADMIUM FROM CONTAMINATED WATER BY POLYMERIC MODIFIED GRAPHENE NANOMATERIALS

REMOVAL OF PHENOL AND CADMIUM FROM CONTAMINATED WATER BY POLYMERIC MODIFIED GRAPHENE NANOMATERIALS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
MS_THESIS_REMOVAL_OF_PHENOL_AND_CADMIUM_BY_POLYMERIC_MODIFIED_NANOMATERIALS.pdf
Restricted to Repository staff only until 10 April 2020.

Download (2MB)

Arabic Abstract

يعتبر الفينول والكادميوم من بين قائمة الملوثات ذات الأولوية التي يجب إزالتها من المياه الملوثة بسبب تأثيراتها السامة والمسرطنة والطفرية. نفذت هذه الدراسة لتقييم قدرة اثنتين من المواد النانوية البوليمرية المركبة و المعتمدة على مادة الجرافين في إزالة الفينول والكادميوم عن طريق الامتزاز( أمتصاص كيميائي). تم استخدام الجرافين المتوافق مع البوليمر ثنائي كلوريد ثنائي دايثيل كلوريد (GPDADMAC) والبوليمر 2-هيدروكسي ايثيل ميثاكريلات (2- hydroxyethyl methacrylate) (GPHM) لإزالة الفينول وايون الكادميوم، على التوالي. تم دراسة الخصائص للمركبين بأستخدام بروناور إيميت تيلر (BET) ، جهاز "فورييه" لتحويل طيف الأشعة تحت الحمراء(FTIR) ، المسح المجهري الإلكتروني (SEM) و طيف الأشعة السينية للطاقة المشتتة. وأظهرت نتائج التوصيف أن الجرافين تم تعديله بنجاح في كلتا المواد. وقد اظهرت النتائج ان مادة GPDADMAC أزالت حوالي 80٪ من 10 جزء في المليون (10 ppm) من الفينول في 10 دقائق تحت الظروف المثلى لجرعة ممتززة 6 جم / لتر ودرجة حرارة 298 درجة كلفن وأس هيدروجيني 7 و سرعة مزج 150 دورة في الدقيقة. من ناحية أخرى ، أزال GPHM أكثر من 60٪ من 0.5 جزء من المليون (0,5 ppm) من الكادميوم في غضون 10 دقائق من الماء باستخدام جرعة ممتزة مقدارها 20 ملغ ، وأس هيدروجيني أولي 7 ، وسرعة مزج 200 دورة في الدقيقة ودرجة حرارة 298 درجة كلفن . تم وصف عمليات الامتزاز في كلتا الحالتين بشكل أفضل من خلال النموذج الحركي من الدرجة الثانية. فيما يتعلق بنمذجة isotherm ، قامت نماذج Langmuir و Temkin بتمثيل إزالة الفينول بواسطة GPDADMAC بينما قام Temkin فقط بتمثيل إزالة الكادميوم بواسطة GPHM. باستخدام المياه الجوفية الحقيقية ، انخفضت كفاءة الامتزاز من 80 ٪ إلى 49 ٪ للفينول ومن 60 ٪ إلى 48 ٪ للالكادميوم. لقد أظهر هذا العمل إمكانات جيدة من GPDADMAC و GPHM لإزالة الفينول والكادميوم ، على التوالي.

English Abstract

Phenol and cadmium are among the list of priority pollutants that need to be removed from contaminated water due to their toxic, carcinogenic, mutagenic and persistent nature. This research investigated the capacity of two synthesized graphene-based polymeric nanomaterials in removing phenol and cadmium via adsorption. Graphene functionalized with polymer polydially dimethyl ammonium chloride (GPDADMAC) and polymer based 2-hydroxyethyl methacrylate (GPHM) were utilized for the adsorption of phenol and cadmium ion, respectively. Characterization of both materials was carried out using the Brunauer Emmett Teller (BET), Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy EDXS. The characterization results showed that graphene was successfully functionalized for both adsorbents. Treatment studies using GPDADMAC material revealed that about 80% (1.7 mg/g) of 10 ppm phenol was attained in 10 minutes under the optimum conditions of 4 g/L adsorbent dosage, 298 K temperature, pH of 6 and agitation speed of 150 rpm. On the other hand, GPHM removed more than 60% (0.8 mg/g) of the 0.5 ppm cadmium within 10 min from water using adsorbent dosage of 20 mg, initial solution pH of 7, agitation speed of 200 rpm and temperature of 298 K. Adsorption processes in both cases were best described by the pseudo-second order kinetic model. Moreover, Langmuir and Temkin models fitted the phenol removal by GPDADMAC while only Temkin fitted the cadmium removal by GPHM. The regeneration study showed that GPHM can be reused after three cycles without much reduction in removal ability. However, GPDADMAC cannot be used for more than one cycle. Using spiked groundwater, the adsorption efficiency dropped from 80% to 49% for phenol and from 60% to 48% for cadmium. This work demonstrated the good potential of GPDADMAC and GPHM for phenol and cadmium removal, respectively.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Environmental
Earth Sciences
Research > Environment
Divisions: College Of Sciences > Earth Sciences Dept
Committee Advisor: Tawabini, Bassam S.
Committee Members: Saleh, Tawfik A. and Al-Shaibani, Abdulaziz M.
Depositing User: ABIDEEN SALAWUDEEN (g201513410)
Date Deposited: 16 Apr 2019 13:29
Last Modified: 01 Nov 2019 20:44
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140924