پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: در پژوهش حاضر نانوذرات Fe₃O₄@SiO₂ عامل­دارشده با مولکول­های دندریمر پلیمر به روش اشتوبر سنتز شدند. نانوساختار سنتزشده به‌عنوان ترکیب شناساگر در ساختار الکترود خمیر کربن برای پایش یون­های مس از محلول­های ­آبی و نمونه حقیقی آب برج خنک‌کن نیروگاه حرارتی مورد استفاده قرار گرفت. از کاربردهای اصلی این حسگر می‌توان به‌عنوان روش پایش وضعیت کلیدی برای سنجش یون­های مس در برج‌های خنک‌کن صنایع اشاره کرد.
روش تحقیق: شیمی سطح، اندازه ذرات و مورفولوژی نانوذرات سنتزی با به‌کارگیری آزمون­های میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس، طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، مغناطیس­سنج نمونه مرتعش، آزمون توزین حرارتی و پراش انرژی اشعه ایکس مورد ارزیابی قرار گرفتند. به‌منظور بهینه‌سازی عملکرد حسگر پایش یون­های مس پارامترهایی از قبیل درصد گرافیت، پارافین، و ترکیب شناساگر مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج اصلی: بالاترین پاسخ حسگر در 75% گرافیت، 20% پارافین و 5% درصد نانوساختار حاصل شد. رفتار یون مس با استفاده روش ولتامتری چرخه‌ای مورد بررسی قرار گرفت و قله اکسایش در ناحیه V 0/2 برای اکسایش مس به‌دست آمد. حسگر به‌دست‌آمده دارای حد تشخیص M 10^-5 و دامنه خطیmM 0/1-1 در روش ولتامتری پالس تفاضلی است. حسگر پیشنهادی قابلیت کاربرد در نمونه‌های پیچیده حقیقی نظیر آب برج خنک‌کن نیروگاه‌ها را دارد که نتایج این روش در تطابق با روش مرجع جذب اتمی است. روش پیشنهادی قادر است یون­های مس را در نمونه آب برج خنک‌کن با دقت و صحت بسیار بالا سنجش کند..

چکیده موضوع تحقیق: در این تحقیق، نانو ذرات هسته-پوسته عامل­دارشده با گلوکزآمین سنتز شد. در ادامه با به‌کارگیری روش­های مشخصه‌یابی، اطمینان از سنتز این نانو ذرات صورت پذیرفت و در نهایت نانو ذرات سنتزی برای اهداف جداسازی فلزات سنگین مورد استفاده قرار گرفت. بدین منظور، نانو ذرات هسته-پوسته مغناطیسی Fe₃O₄@SiO₂ با به‌کارگیری روش­های هم­رسوبی و اشتوبر سنتز شدند. در ادامه نانو ذرات هسته-پوسته با مولکول­های سیانوریک‌کلرید و گلوکزآمین عامل­دار شدند. نانو ذرات عامل­دارشده با مولکول­های گلوکزآمین به‌عنوان جاذبی مؤثر در حذف یون­های فلزی کادمیوم به روش استخراج فاز جامد از محلول­های آبی مورد استفاده قرار گرفتند.

روش تحقیق: ویژگی­های مورفولوژی، اندازه ذرات، خصوصیات ساختاری و رفتار مغناطیسی نانو ذرات در طول مراحل سنتز، با استفاده از روش­های تصویربرداری شامل میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، توزیع اندازه ذرات (DLS)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، آزمون توزین حرارتی (TGA)، پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و مغناطیس­سنج نمونه مرتعش (VSM) مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. سپس تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل دوز جاذب، زمان تماس بر عملکرد جذبی و pH محلول بر میزان جذب مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت.
نتایج اصلی: نتایج نشان می­دهد که بیشینه ظرفیت جذب کادمیوم توسط جاذب (mg/g145) زمانی اتفاق می­افتد که از 15 میلی­گرم جاذب در 50 میلی­لیتر محلول (غلظت اولیه mmol/L4/0) در مدت زمان 18 دقیقه و در 7=pH استفاده شود. علاوه بر این نانوجاذب سنتزی قابلیت بازیافت و استفاده مجدد در فرایندهای جذب-واجذب متوالی برای 6 مرتبه با استفاده از مگنت مغناطیسی بدون کاهش جدی در فعالیت را دارد. نانو ذرات هسته-پوسته عامل­دارشده با گلوکزآمین با توجه به ظرفیت بالای جذب و همچنین قابلیت کاربرد در چرخه­های جذب-واجذب متوالی به‌عنوان روشی ایده­ال برای اهداف تصفیه آب و پساب پیشنهاد می­شود

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش، نانو ذرات Fe3O4 با به کارگیری روش هم رسوبی سنتز شدند. سپس نانو ذرات هسته-پوسته Fe3O4@SiO2 با استفاده از روش اشتوبر و معرف تتراتوکسی‌سیلان به‌ عنوان منبع سیلیکا سنتز شد. سپس نانو ذرات هسته-پوسته با مولکول‌های تئوفیلین عامل دار شد. در نهایت، از این نانو ذرات به ‌عنوان جاذب برای حذف یون‌های نیکل از محلول‌های آبی به روش استخراج فاز جامد استفاده شد.
روش تحقیق: بررسی و مطالعه ساختاری، بلوری، پایداری حرارتی، مغناطیسی، مورفولوژی و اندازه نانو ذرات با استفاده از آزمون‌های پراش پرتو ایکس، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، توزین حرارتی، مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. در ادامه با اطمینان از سنتز نانو ساختار پیشنهادی، پارامترهای کلیدی موثر بر استخراج فاز جامد بهینه سازی شد. بدین منظور، مقادیر مختلف جاذب، زمان تماس جاذب، pH و غلظت اولیه یون نیکل بر میزان جذب از محلول‌های آبی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت.
نتایج اصلی: نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که استفاده از mg 27 جاذب در mL 75 محلول یون نیکل با غلظت اولیه mmol/L 45/0 منجر به بیشینه ظرفیت جذب %94 و حذف یون نیکل در pH 7 در مدت زمان min 28 و در دمای محیط می‌شود. نهایتاً توانایی بازیافت و قابلیت استفاده مجدد نانو جاذب در فرایند جذب-واجذب متوالی با استفاده از مگنت خارجی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت که نتایج حاکی از عملکرد عالی و مؤثر این نانو جاذب در حذف یون نیکل دوظرفیتی از محلول‌های آبی است. همچنین نانو جاذب سنتزی قابلیت بازیابی و استفاده مجدد در چرخه‌های متوالی جذب-واجذب را بدون کاهش در فعالیت عملکردی دارد.

چکیده موضوع تحقیق: حضور فلزات سنگین در آب‌های سطحی و زیرزمینی و به دنبال آن ورود این دسته از فلزات به آب­های شرب در غلظت­های بالا تأثیرات جبران­ناپذیری بر سلامت انسان­ها دارد. در این راستا، از گذشته تا کنون استفاده از روش استخراج فاز جامد به‌عنوان روشی معمول و کاربردی برای حذف فلزات سنگین از نمونه­ های آب و فاضلاب محسوب می­شده است. بنابراین تولید جاذب­های مؤثر روش استخراج فاز جامد برای حذف یون­های فلزات سنگین از درجه اهمیت بالایی برخوردار است.

روش تحقیق: در پژوهش حاضر، مولکول­های پلی­وینیل الکل با استفاده از ترکیبات سیانوریک کلرید و تری­اتوکسی‌سیلیل‌پروپیل‌آمین به نانوذرات هسته-پوسته Fe₃O₄@SiO₂ متصل شدند. در ادامه نانوذرات سنتزی به‌عنوان جاذبی مؤثر برای حذف یون فلز سنگین Pb²⁺ از محلول­های آبی مورد استفاده قرار گرفتند. خصوصیات ساختاری، ریختار (Morphology) و اندازه ذرات با استفاده از طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، پراش انرژی پرتوی ایکس، پراش پرتوی ایکس، گرماوزن‌سنجی، مغناطیس­سنجی نمونه مرتعش و میکروسکوپی الکترونی عبوری و پویشی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند
نتایج اصلی: بهینه ­سازی پارامترهای مؤثر در عملکرد جذبی جاذب همچون pH، دوز جاذب و مدت زمان تماس در mL 50 محلول (با غلظت اولیه mg/L 72.52) در دمای محیط انجام شد. نتایج بررسی­ ها نشان داد که بهترین عملکرد جذبی در pH برابر با 7 در مدت زمان min 35 و مقدار mg 32 از جاذب اتفاق می­ افتد که منجر به حذف یون فلز سنگین Pb²⁺ به میزان 89% از محلول می­ شود. علاوه بر این، نانوجاذب سنتزی توانایی بازیابی و استفاده پی­ در­پی تا 5 مرتبه در فرایند جذب-واجذب را بدون کاهش جدی در فعالیت عملکردی دارد.

چکیده هدف: حذف فلزات سنگین آب شرب از چالش های بزرگ صنعت آب و فاضلاب محسوب می گردد. بدین منظور کاربرد روشهایی نظیر استخراج فاز جامد و به دنبال آن بکارگیری جاذب های انتخاب گزین یونهای فلزی در این روش از موضوعات حائز اهمیت بالا در صنعت آب و فاضلاب محسوب می گردد.
روش: در این تحقیق، به منظور حذف فلز سنگین آلاینده و سمی کادمیوم از آب در صنعت تصفیه آب، نانو ذرات Fe₃O₄ با قطر 10 نانومتر سنتز شده است. برای مقاوم سازی این نانو ذرات به خوردگی و عوامل فرسایشی محیط، با پوسته سیلیکا پوشش داده شده است و سپس با هدف حذف یونهای کادمیوم از محلول‌های آبی سطح نانو ذرات Fe₃O₄@SiO₂ با مولکول­های 1و4-دی هیدروکسی آنتراکوئینون اصلاح شده است. با مشخصه یابی نانو ذرات سنتز شده، کارآیی این نانو ذرات در جداسازی یون‌های کادمیوم محلول در آب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نانو ذرات مغناطیسی سنتز شده و عامل دار شده دارای سطح موثر m²/g 378 با رنگ سیاه و مورفولوژی کروی هستند. آثار پارامترهای میزان نانو جاذب ، pH محلول، غلظتهای متفاوت محلول و زمان آزمایش در حذف یو­ن­های کادمیوم دو ظرفیتی ارزیابی شد.
نتایج: بر اساس نتایج، مقادیر بهینه برای فرایند جذب در 7 = pHو با بکارگیری mg 18 جاذب در ml 50 محلول کادمیوم با غلظت اولیه mmol/L 35/0 منجر به حذف یون کادمیوم با ماکزیمم جذب 9۲% در دمای محیط در مدت زمان ۳۵دقیقه بدست آمد. همچنین قابلیت بازیافت و استفاده مجدد Fe₃O₄@SiO₂-DAQ در فرآیند جذب-واجذب یون کادمیوم با بکارگیری آهن ربای مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت که نتایج مؤید آن است که این نانوکامپوزیت سنتزی یک جاذب مؤثر با عملکرد عالی به منظور حذف یون کادمیوم دو ظرفیتی از محلول­های آبی است.

چکیده آلودگی آب و خاک با فلزات سنگین خطرات و تهدیدهای جدی برای سلامتی بشر و محیط زیست ایجاد می­کند و لذا یافتن راهکاری مؤثر برای حذف این فلزات بسیار لازم و ضروری می­باشد. در این پژوهش ابتدا نانو ذرات مغناطیسی MnFe₂O₄@SiO₂ عامل­دار شده با N- فسفونو متیل آمینو دی­استیک اسید با ساختار هسته-پوسته سنتز شدند. سپس خصوصیات گروه‌های عاملی سطحی، ساختار کریستالی، خواص مغناطیسی، اندازه و مورفولوژی سطحی این نانوذرات با بکارگیری آنالیزهای طیف­سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکرسکوپ الکترونی عبوری (TEM) میکرسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، آنالیز توزین حرارتی (TGA) و مغناطیس­سنج نمونه مرتعش (VSM) مورد بررسی و شناسایی قرار گرفتند. نهایتاً بررسی کارایی این نانوجاذب سنتزی در حذف یون­های مس و کروم از محلول­های آبی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. اثر پارامترهای مختلف همچون اثر pH، مقدار جاذب و زمان تماس بر میزان جذب یون­های مس و کروم از محلول بررسی گردید. نتایج نشان می­دهد که با افزایش میزان pH از 5/2 تا 5 میزان جذب دو یون فلزی مس (II) و کروم (VI) به طور چشمگیری افزایش می­یابد و بالاترین راندمان جذب در pH برابر 7 حاصل شد. میزان R در نمودار جذب فرندلیچ یون مس نسبت به ایزوترم لانگمویر بیشتر است و در نتیجه جذب یون مس بر روی جاذب از معادله جذب فرندلیچ تبعیت می­کند. همچنین میزان R در نمودار جذب فرندلیچ برای یون کروم نسبت به ایزوترم لانگمویر بیشتر می­باشد و از اینرو جذب یون­های کروم بر روی جاذب از معادله جذب فرندلیچ پیروی می­کند. همچنین در معادله فرندلیچ میزان nبالا نشان­دهنده جذب مطلوب و مؤثر می­باشد. علاوه بر این بررسی ایزوترم­های جذب نشان می­دهد که جذب فلزات کروم و مس از دو مدل لانگمویر و فرندلیچ پیروی می­کند. همچنین قابلیت بازیافت و استفاده مجدد جاذب در چرخه متوالی جذب-واجذب با بکارگیری یک مگنت مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان می­دهد که کاهش قابل توجهی در فعالیت جاذب مشاهده نمی­شود.

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش در ابتدا نانوذرات سیلیکا از پوسته برنج به عنوان یک منبع زیستی استخراج شدند. این نانوذرات سیلیکا متخلخل با اندازه میانگین 45 نانومتر به طور موفقیت آمیزی از طریق یک روش چند مرحله­ای از پوسته برنج تهیه و با دندریمر عامل‏دار شدند و به منظور حذف یون­های کادمیوم دوظرفیتی از محلول­های آبی مورد بررسی قرار گرفتند.
روش تحقیق: در ابتدا سدیم‏سیلیکات از پوسته برنج استخراج و به آن ستیل تری‏متیل آمونیوم برمید، هیدروکلریک اسید و استیک اسید اضافه شد و مخلوط حاصل تحت امواج فراصوت قرار گرفت. پس از واکنش هیدروترمال، نمونه‏های جمع آوری شده کلسینه و نانوذرات سیلیکا مورد نظر سنتز شدند. سپس نانوذرات سنتزی با مولکول‏های دندریمر عامل‏دار شدند. این نانوذرات با بکارگیری روش‏های مختلف همچون طیف‏‏سنجی مادون‏قرمز تبدیل‏فوریه، آزمون وزن سنجی حرارتی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، اندازه­گیری سطح ویژه و توزیع اندازه ذرات شناسایی شدند. سپس اثر زمان بر عملکرد جاذب و تأثیرات مقادیر مختلف این نانوذرات سنتزی به عنوان جاذب در حذف یون‏های کادمیوم دوظرفیتی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر زمان تماس جاذب بر میزان جذب کادمیوم و قابلیت بازیافت و استفاده مجدد از جاذب نیز مورد بررسی قرار گرفتند.
نتایج اصلی: نتایج نشان می‏دهد که کاهش محسوسی در عملکرد و فعالیت این نانوجاذب در جذب یون‏های فلزی بعد از 6 بار بازیافت و استفاده مجدد مشاهده نشده است. عملکرد عالی این نانوجاذب در حذف یون‏های فلزی به دلیل تخلخل بالا، گروه‏های آمینی فعال سطحی و نسبت سطح به حجم بالاست.

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش، نانوکامپوزیت­های مغناطیسی Fe₃O₄@SiO₂ عامل­دار شده با اتیلن دی­آمین تترااستیک اسید با ساختار هسته-پوسته به منظور حذف یون­های کادمیوم دوظرفیتی از محلول­های آبی سنتز شده و مورد بررسی قرار گرفتند.
روش تحقیق: در مرحله اول، نانوذرات کروی هسته-پوسته Fe₃O₄@SiO₂ با به کارگیری نانوذرات Fe₃O₄ به عنوان هسته، تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) به عنوان منبع سیلیکا و پلی وینیل الکل (PVA) به عنوان فعال­کننده سطحی سنتز شدند. سپس در مرحله بعدی، خصوصیات گروه­های عاملی سطحی، ساختار کریستالی، خواص مغناطیسی، اندازه و مورفولوژی سطحی این نانوذرات با به کارگیری طیف­سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه FT-IR))، پراش اشعه ایکس XRD))، میکرسکوپ الکترونی عبوری TEM))، میکرسکوپ الکترونی روبشی FE-SEM))، توزیع اندازه ذرات (DLS(، مغناطیس­سنج نمونه مرتعش (VSM) و اندازه­گیری سطح ویژه و تخلخل (BET) مورد بررسی، شناسایی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. به خاطر خصوصیات مغناطیسی جاذب، این نانوذرات قابلیت جداسازی ساده از مخلوط واکنش با به کارگیری یک مگنت مغناطیسی و استفاده مجدد در پنج چرخه متوالی بدون کاهش جدی در فعالیت را دارا می­باشد.
نتایج اصلی: به منظور بررسی طبیعت جاذب، آزمایش­های گوناگون همچون مقدار جاذب و زمان تماس بررسی و بهینه شدند. تأثیر مقادیر مختلف و زمان تماس جاذب به منظور حذف یون­های کادمیوم دوظرفیتی از محلول­های آبی، مقدار جذب ماکزیمم 94% را در دمای محیط نشان می­دهد. تمامی نتایج مطالعات نشان می­دهند که نانو کامپوزیت سنتزی Fe₃O₄@SiO₂-EDTA یک جاذب مؤثر، قابل بازیافت با عملکرد عالی برای حذف کادمیوم دوظرفیتی می­باشد. همچنین قابلیت بازیافت Fe₃O₄@SiO₂-EDTA به منظور حذف کاتیون دوظرفیتی برای چرخه های متوالی جذب-واجذب مورد بررسی قرار گرفت.