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 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: حسگرهای نوری برپایه پلیمرهای کوئوردیناسیونی متخلخل یا چارچوب­های فلز-آلی (MOF) با ویژگی لومینسانسی با حساسیت و گزینش­پذیری بالا به عنوان ابزارهای شناسایی مهم در تحقیقات شیمیایی و زیست محیطی به حساب می­آیند. امروزه آفت­کش­ها/ علف­کش­ها به دلیل کاربردهای گسترده­ به منظور محافظت از منابع غذایی پرکاربرد جامعه بشری در برابر آفات و حفظ غنی بودن زمین­های قابل کشت در برابر علف­های هرز و موارد غیر ضروری در صنایع کشاورزی مورد توجه قرار گرفته می­شوند. مقدار زیاد یا مزمن این ترکیبات می­تواند سطوح بالایی از سمیت را در انسان، حیوانات و گیاهان ایجاد کرده و زندگی موجودات را به خطر اندازد. از این رو، شناسایی این دسته از ترکیبات از اهمیت بالایی برخوردار است.
روش تحقیق: در این مطالعه نانو حسگر فلورسانسی چارچوب فلز-آلی UiO-66-NH₂ (1) جهت شناسایی علف­کش تری­فلورالین (TFA) از روش اولتراسونیک سنتز شد. ویژگی­های نانو حسگر 1 بوسیله آنالیزهای پراش اشعه ایکس پودری، تبدیل فوریه مادون قرمز، آنالیز حرارتی، طیف­های فتولومینسانس، اسپکتروفتومتری فرابنفش – مرئی، میکروسکوپ الکترونی روبشی شناسایی شد. نشر آبی ترکیب 1 ناشی از انتقالات الکترونی n-π* لیگاند 2-آمینو ترفتالیک اسید جهت شناسایی TFA مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان می­دهد نشر فلورسانس آبی نانو حسگر 1 در حضور مولکول TFA و افزایش تدریجی غلظت آن، خاموش می­شود.
یافته­های تحقیق: نانو حسگر 1 در تعیین TFA با پاسخ سریع، پایدار،گزینش­پذیری با حساسیت بالایی همراه است. با توجه به همبستگی خطی خوب پاسخ فلورسانس نانو حسگر 1 به غلظت TFA در محدوده µM 10 تا 100 و کمترین حد تشخیص (LOD) برابر µM 32/2 ، نشان‌دهنده قابل‌اطمینان و کاربردی بودن نانو حسگر سنتزی در شناسایی علف­کش TFA است.