پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

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.