اصلاح کربن حاصل از پلیمر زیستی لوفا سیلیندریکای هیدرولیز شده توسط نانو ذرات مغناطیسی و استفاده از آن جهت بهبود عملکرد هیدروژلهای نانوکامپوزیتی در حذف فلزات سنگین از محلولهای آبی
نام نخستين پديدآور
مهران علیزاده
وضعیت نشر و پخش و غیره
نام ناشر، پخش کننده و غيره
مهندسی شیمی و نفت
تاریخ نشرو بخش و غیره
۱۴۰۰
مشخصات ظاهری
نام خاص و کميت اثر
۱۰۶ص.
مواد همراه اثر
سی دی
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
کارشناسی ارشد
نظم درجات
مهندسی شیمی گرایش: پلیمر
زمان اعطا مدرک
۱۴۰۰/۰۶/۲۹
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
: در پژوهش حاضر، زیست پلیمر لوفا سیلندریکا به روش هیدرولیز اسیدی به کربن (HL) تبدیل شد. سپس با استفاده از نانوذرات مغناطیسی کبالت فریت و به روش همرسوبی شیمیایی اصلاح سطحی کربن حاصل از هیدرولیز لوفا سیلندریکا انجام گرفت تا کامپوزیت مغناطیسی (HL/CoFe2O4) تشکیل شود. در ادامه به منظور بهبود عملکرد جذبی، کربن حاصل از هیدرولیز اسیدی لوفا و کامپوزیت مغناطیسی مذکور بعنوان پرکننده در ساختار هیدروژلهای بر پایه سدیم آلژینات پیوندي با آکریلآمید (AAm/SA) مورد استفاده قرار گرفت. ارزیابی ساختار و مورفولوژی سطح و هم¬چنین تعیین میزان یون¬های فلزی جذب¬¬¬شده، با استفاده از آنالیزهای طیف¬سنجی مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش انرژی پرتو ایکس (EDX-Map)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM)، مغناطیس سنجی ارتعاشی (VSM)، وزن سنجی حرارتی (TGA) و طیف¬سنجی جذب اتمی (AAS) انجام شد. تاثیر پارامترهای pH، دما، زمان تماس، دوز جاذب و غلظت اولیه یون¬های آلاینده بر بازدهی فرایند جذب سطحی با استفاده از جاذبهای سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین میزان جذب یونهای نیکل دوظرفیتی در pH برابر با 6، دمای 25 درجه سانتیگراد، دوز جاذب 5/1 گرم بر لیتر، غلظت اولیه آلاینده 10 میلیگرم بر لیتر و زمان تماس 60 دقیقه (برای نمونههای HL و HL/CoFe2O4) و 100 دقیقه (برای نمونههای هیدروژلی) اتفاق افتاد. میزان حذف یونهای آلاینده و ماکزیمم ظرفیت جذب در شرایط بهینه مذکور برای نمونههای HL، HL/CoFe2O4، هیدروژل (AAm/SA)، هیدروژل کامپوزیتی (AAm/SA/HL) و هیدروژل نانوکامپوزیتی (AAm/SA/HL/CoFe2O4) به ترتیب برابر با 38/97، 13/99، 89/74، 02/94 و 55/97 درصد و 75/43، 42/44، 37/31، 15/43 و 09/44 میلیگرم بر گرم بدست آمد. مطالعات سینتیکی نشان داد که فرایند جذب یونهای نیکل دو ظرفیتی توسط نمونههای HL و HL/CoFe2O4 از مدل سینتیکی شبه درجه اول پیروی میکنند. همچنین مدل سینتیکی شبه درجه دوم با دادههای تجربی جذب نمونههای هیدروژلی تطابق بهتری داشت. مدل ایزوترم لانگمویر با دادههای تجربی فرایند جذب سطحی یونهای فلز سنگین نیکل مطابقت بیشتری داشت. مطالعات ترمودینامیکی نشان داد که فرایند جذب به صورت خود به خودی و گرمازا میباشد. بررسی اثر تداخلی یون¬ها نشان داد که با افزایش غلظت کاتیونهای Ca2+ و Na+ در محیط آبی بازدهی فرایند جذب کاهش مییابد. به منظور بررسی قابلیت استفاده مجدد از جاذبهای سنتز شده، عملکرد جذبی آنها در چرخه¬های متوالی جذب/ واجذب مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که پس از 8 چرخه متوالی کاهش قابل توجهی در بازده جذب جاذبهای سنتز شده رخ نداد
متن يادداشت
Abstract: In the present study, Luffa Cylindrica biopolymer was converted to carbon (HL) through acid hydrolysis. Then, using cobalt ferrite magnetic nanoparticles and through the chemical co-precipitation method, carbon surface modification of HL was performed, and a magnetic composite (HL/CoFe2O4) was formed. In order to improve the adsorption performance, the carbon obtained from acid hydrolysis of Luffa (HL) and the magnetic composite (HL/CoFe2O4) were used as filler in the structure of sodium alginate/poly acrylamide-based hydrogels (AAm/SA). Infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray energy diffraction (EDX), X-ray diffraction (XRD), Transmission electron microscopy (TEM), vibration magnetometry (VSM), thermal gravimetry (TGA) and atomic absorption spectroscopy (AAS) techniques were performed to study the structural and morphological properties, as well as determining the amount of adsorbed metal ions. The effect of pH, temperature, contact time, adsorbent dose, and initial concentration of contaminant ions on the efficiency of the adsorption process was investigated using the synthesized adsorbents. The maximum adsorption rate of divalent nickel ions was occurred at pH of 6, 25° C, adsorbent dose of 1.5 g/L, initial concentration of 10 mg/L, and contact time of 60 minutes (for HL and HL/CoFe2O4 samples) and 100 minutes (for hydrogel samples). The maximum removal rate of contaminant ions and maximum adsorption capacity under the optimal conditions was determined 97.38, 99.13, 74.89, 94.02, 97.55 percent, and 43.75, 44.42, 31.37, 43.15, and 44.09 mg/g for the HL, HL/CoFe2O4, (AAm/SA) hydrogel, (AAm/SA/HL) composite hydrogel, and (AAm / SA / HL / CoFe2O4) nanocomposite hydrogel samples respectively. Kinetic studies showed that the adsorption process of divalent nickel ions by HL and HL/CoFe2O4 samples followed the pseudo-first-order kinetic model. Also, the pseudo-second-order kinetic model was more consistent with the experimental data of hydrogel samples. The Langmuir isotherm model was well-fitted with the experimental data of the adsorption process of nickel heavy metal ions using the synthesized adsorbents. Thermodynamic studies showed that the adsorption process is spontaneous and exothermic. The study of the interference effect of ions showed that increasing the concentration of Ca2+ and Na+ cations in aqueous medium, decreases the efficiency of the adsorption process. In order to evaluate the reusability of the synthesized adsorbents, their adsorption performance in consecutive adsorption/desorption cycles was evaluated, and it was found that after eight consecutive cycles, there was no significant reduction in the adsorption efficiency of the synthesized adsorbents.
عنوانهای گونه گون دیگر
عنوان گونه گون
Modification of the carbon from hydrolyzed Luffa Cylindrica biopolymer with magnetic nanoparticles and its use in the performance improvement of nanocomposite hydrogels to remove heavy metals from aqueous solutions
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )