پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

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 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.