پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش، در گام نخست نانوذرات Fe₃O₄ با بهره‌گیری از روش هم‌رسوبی کنترل‌شده سنتز شد. سپس با استفاده از روش اشتوبر و حضور تترااتیل‌ارتوسیلیکات (TEOS) به‌عنوان منبع سیلیکا، پوششی یکنواخت بر سطح نانوذرات اکسیدآهن ایجاد و بدین‌ترتیب، نانوذرات هسته–پوسته Fe₃O₄@SiO₂ با ساختاری پایدار و منظم تهیه شد. پس از آن، سطح نانوذرات حاصل با پلیمر نقش‌گذاری مولکولی (MIP) عامل‌دار شد تا جاذبی هدفمند و انتخاب‌پذیر برای حذف یون‌های روی (Zn²⁺) از محلول‌های آبی حاصل شود. غلظت یون‌های باقی‌مانده در محلول با استفاده از دستگاه پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP) تعیین شد.
روش تحقیق: به‌منظور بررسی دقیق ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و ساختاری نانوجاذب سنتزی، آزمون‌های مختلفی شامل میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، توزیع اندازه ذرات (DLS)، مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی (VSM)، آزمون گرماوزنی (TGA)، پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج اصلی: نتایج این آزمون‌ها بیانگر ساختار منسجم، اندازه یکنواخت ذرات، پایداری حرارتی مناسب و حضور موفق گروه‌های عاملی فعال بر سطح نانوذرات است. عملکرد جذب نانوجاذب در حذف یون‌های Zn²⁺ با بررسی تأثیر عوامل مختلفی از جمله مقدار جاذب، زمان تماس، pH محلول و غلظت اولیه یون فلزی مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس نتایج بهینه‌ شده، در شرایط مقدار جاذب 16 میلی‌گرم، 7=pH، غلظت اولیه mmol/L 0.45، حجم محلول 50 میلی‌لیتر و زمان تماس 21 دقیقه، میزان حذف یون‌های روی به 96% رسید که نشان‌دهنده کارایی بالای جاذب است (mg/g107.55). مطالعات هم‌دمایی نشان داد که فرایند جذب از مدل لانگمویر پیروی می‌کند و ماهیت آن تک‌لایه‌ای است. همچنین، بررسی سینتیکی فرایند جذب نشان داد داده‌های تجربی با مدل شبه ‌مرتبه دوم انطباق بالایی دارند که این موضوع بیانگر غالب‌بودن سازوکار جذب شیمیایی در مرحله تعیین‌کننده سرعت واکنش است. علاوه بر این، نانوجاذب سنتزی قابلیت جداسازی مغناطیسی آسان و استفاده مجدد در چندین چرخه متوالی جذب–واجذب را بدون کاهش محسوس در عملکرد جذبی حفظ می‌کند. بدین‌ترتیب، جاذب طراحی‌شده به‌عنوان سامانه‌ای پایدار، کارآمد و دوستدار محیط‌زیست، گزینه‌ای امیدبخش برای تصفیه مؤثر پساب‌های صنعتی حاوی یون‌های فلزات سنگین به‌شمار می‌رود.

چکیده در مطالعه حاضر، برای بازیابی و حذف فلز سنگین روی از محلول آبی برای اولین بار از جلبک قرمز دریایی گراسیلاریا کورتیکاتا(Gracilaria Corticata) به عنوان استفاده شده و مطالعه تعادلی فرآیند انجام گرفت. در این بررسی اثر پارامترهای مهمی نظیر pH اولیه محلول، مقدار جاذب و زمان تماس بر بازدهی جذب فرآیند بررسی شد. به منظور بررسی رفتارهای تعادلی فرآیند از مدل­های ایزوترم جذب دو پارامتری لانگمویر و فرندلیچ برای مدل­سازی میزان جذب فلز روی توسط جلبک گراسیلاریا کورتیکاتا استفاده گردید. نتایج نشان داد که با توجه به ضریب همبستگی محاسبه شده، ایزوترم فرندلیچ نسبت به لانگمویر عملکرد بهتری در برازش داده­های آزمایشی جذب فلز روی توسط جلبک دارد. بالاترین ضریب همبستگی به صورت نقطه به نقطه برای درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 3 با زمان تماس min 360 و 7=pH و پایین­ترین ضریب همبستگی به صورت نقطه به نقطه درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 4 با زمان تماس min 360 و 7=pH تعیین شد. اما به صورت فشرده بالاترین درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 4 با زمان تماس min 420 و pH=9 و پایین­ترین درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 2 با زمان تماس min 300 و pH=5 تعیین شد. ماکزیمم درصد جذب تعیین شده برای جلبک قرمز گراسیلاریا کورتیکاتا mg/g 875/76 و مینیمم جذب mg/g 225/49 تعیین شد.