TREATMENT OF SYNTHETIC WASTEWATER BY ZIF-8, ZIF-67, AND ALUMINUM NANOCOMPOSITES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Master Thesis) Final Draft.pdf Restricted to Repository staff only until 15 August 2025. Download (2MB)

Arabic Abstract

تتعلق إحدى القضايا البيئية الأكثر تحديًا في العالم بالنفايات السائلة وتتطلب استجابة فورية حيث ان الطريقة الأسهل للتخلص من هذة الملوثات البشرية والصناعية هي بتصريفها في البيئة البحرية. وقد أدى ذلك إلى ارتفاع معدلات التلوث، وهو ما يضر بالنظام البيئي وصحة الإنسان. يعد الامتزاز تقنية واعدة للغاية وغير مكلفة لمعالجة هذا التلوث ومع ذلك فإن فعالية هذا الطريقة تتطلب تطوير مواد مازة فعالة. في هذا البحث تم تصنيع مادتين ممتزتين جديدتين هما ANTs@ZIF-67 وANTs@ZIF-8 وتطبيقهما لإزالة كلا من الصبغ CR والصبغ CV بالإضافة إلى مادة الأسبرين من المحاليل المائية. في البداية تم دراسة دراسة الخصائص التركيبية والمجموعات الوظيفية وبعض الخصائص الاخرى المهمة لجميع االمواد المازة المحضرة بواسطة التحليل الطيفي (FTIR) وامتزاز النيتروجين وحيود الأشعة السينية (XRD) . بعد ذلك، تم دراسة تأثير وقت التلامس بين المادة المازة والملوثاث وتركيز الملوثات الابتدائي ودرجة الحرارة وودرجة الأس الهيدروجيني على أداء هذة المواد. أظهرت الدراسات الحركية أن نموذج Avrami يناسب بدقة النتائج التجريبية لإزالة صبغي CR وCV وبالإضافة إلى الأسبرين بقدرات امتصاص تبلغ 1039 و1786 و811 ملجم/جم على التوالي. علاوة على ذلك كشف متساوي حرارة الامتزاز أن نموذج Redlich-Peterson تنبأ بدقة بالبيانات التجريبية لإزالة CR وCV والأسبرين مع قيم معامل التصحيح تساوي الواحد تقريبًا. إضافة إلى ذلك أشارت الدراسات الديناميكية الحرارية إلى الامتزاز الماص للحرارة و التلقائي لعملية أزالة صبغي ال CR وCV مع قيم موجبة لخصائص ∆S و∆H بينما أظهر الأسبرين سلوك الامتزاز الطارد للحرارة. هذا البحث تضمن ايضا نتيجة أخرى مثيرة للاهتمام وهي الثبات العالي وإمكانية تكرار استخدام هذه المركبات النانوية كما يتضح من خلال الانخفاض الصغير في قدرتها على إزالة الملوثاث بعد خمس دورات من الامتزاز والامتزاز العكسي. في النهاية يمكننا القول ان نتائج هذا العمل تؤكد ان نماذج الزيفات القائمة على الألومنيوم تمتلك خواص واعدة لإزالة الأصباغ الصناعية والمستحضرات الدوائية من المخلفات المائية الصناعية

English Abstract

One of the most challenging environmental issues in the world is the disposal of industrial waste into the marine environment, which requires an immediate response. This has resulted in an increase in pollution, which is harmful to both the ecosystem and human health. Adsorption is a very promising and inexpensive approach for contamination treatment; nevertheless, the potency of this approach demands the development of efficient adsorbents. In this research, two novel adsorbents (ANTs@ZIF-67 and ANTs@ZIF-8) were synthesized and applied for the removal of congo red, crystal violet, and aspirin from water bodies. The surface properties, structure, and morphology of all prepared adsorbents were investigated by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, N_2 adsorption, and X-ray diffraction. After that, the impacts of contact time, initial pollutant concentration, temperature, and pH on the removal performance of these two adsorbents were investigated. The kinetic studies demonstrated that the Avrami model accurately fitted the experimental results for CR, CV, and aspirin removal of 1039, 1786, and 811 mg/g, respectively. Furthermore, the adsorption isotherms revealed that the Redlich-Peterson model precisely predicted the isotherm data for the removal of CR, CV, and aspirin, with R^2 values almost equal to unity. The thermodynamic investigations stated the endothermicity and spontaneous nature of CR and CV adsorption with positive values of ∆H and ∆S properties, while aspirin exhibited exothermic adsorption behavior. Another interesting result found herein is the high stability and reusability of these nanocomposites, as illustrated by the minor reduction in CR, CV, and aspirin removal after five adsorption-desorption cycles. Ultimately, the findings from this work illustrate that aluminum-based zeolitic imidazolate frameworks possess promising adsorbents for dyes and pharmaceuticals removal from synthetic wastewater samples.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Abussaud, Basim
Committee Members:	Onaizi, Sagheer and Malaibari, Zuhair
Depositing User:	IBRAHIM BASFER (g202204780)
Date Deposited:	15 Aug 2024 10:46
Last Modified:	15 Aug 2024 10:46
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143042