پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

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 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.