نام و نام خانوادگی: کیمیا زارع
عنوان پایان نامه: حذف یون فلوراید از محلولهای آبی با استفاده از دانههای ژل آلژینات اصلاح شده توسط نانوذرات عاملدار شده سیلیکا
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی جداسازی
مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد ناپیوسته
استاد راهنما: دکتر وحید جوانبخت

چکیده:
وجود فلوراید در آب و پساب به عنوان یک عامل آلوده کننده خطرناک به شمار می‌رود و می‌بایست آن‌ها را تا مقادیر کمتر از یک میلی‌گرم بر لیتر حذف نمود. امروزه فرایندهای زیادی جهت حذف آلودگی‌های فلوراید مورد بررسی قرار گرفته که یافتن واکنش دهنده با ظرفیت بالا، ارزان قیمت و دوستدار محیط زیست بسیار مطلوب می‌باشد. به منظور نیل به این نیازها، در این تحقیق، سنتز نانوذرات سیلیکای عاملدار شده با مورفولوژی قابل کنترل به منظور تولید نانوکامپوزیت‌های آلژینات- سیلیکا و استفاده از آن برای حذف یون فلوراید از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت. تعیین خواص ذرات حاصل با استفاده از آنالیزهای SEM، XRD ، FTIR و ZETA potential انجام پذیرفت در مرحله‌ی اول این تحقیق نانوذرات سیلیکا با استفاده از روش حذف الگو و متوسط اندازه 300 نانومتر تولید شد. نتایج آنالیز XRD نشان داد که ذرات دارای ساختار آمورف می باشند. این نتایج همچنین توسط آنالیز FTIR تأیید شد. همچنین آنالیز FTIR نشان داد که حذف سورفکتنت از درون ساختار ذرات به خوبی انجام شده است. سپس نانوذرات سنتز شده جهت اعمال بار مثبت بر روی سطح آن ها، با استفاده از ترکیب آمینواتیل ‌آمینوپروپیل ‌تری‌متوکسی‌سیلان آمین‌دار شدند. در این مرحله اثر غلظت این عامل آمینی بر روی میزان بار سطحی نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج اندازه‌گیری پتانسیل زتا نشان داد با افزایش غلظت این ماده از صفرتا 180 میکرو‌مولار، بار سطحی نانوذرات از 8/44- تا 3/29 تغییر می‌کند. در این مرحله همچنین از آنالیز FTIR جهت تأیید اتصال گروه‌های آمینی به سطح نانوذرات استفاده شد. در مرحله‌ی دوم این پژوهش، نانوکامپوزیت آلژینات-سیلیکا جهت حذف یون‌های فلوراید از محلول‌های آبی تولید شد. نتایج بررسی مقاومت مکانیکی و پایداری دانه‌های نانوکامپوزیتی نشان داد که این دانه‌ها در مقایسه با دانه‌های آلژیناتی پایداری بیشتری دارد. در مرحله جذب با توجه به اثر تداخلی pH در محیط بازی و ایجاد گونه‌های دیگر از یون‌های فلوراید در محیط اسیدی، ابتدا اثر بر روی ظرفیت جذب فلوراید بررسی شد و مقادیر بهینه این عامل در ادامه آزمایش‌ها مورد استفاده قرار گرفت. بررسی pH بر روی میزان حذف نشان داد که افزایش pH از 2 تا 5/4 باعث افزایش 20 درصدی در میزان حذف می‌شود ولی افزایش بیشتر pH باعث کاهش میزان جذب می‌شود. در این مرحله pH 5/4 به عنوان pH بهینه حذف فلوراید انتخاب شد. بررسی اثر زمان )سینتیک فرایند( نیز نشان داد که بیشینه میزان حذف یون‌های فلوراید حداکثر در دو ساعت اول از شروع فرایند حاصل می‌شود. در این قسمت مدل سینتیکی درجه دوم پیش‌بینی دقیق تری را از رفتار سینتیکی سیستم ارائه داد. بررسی اثر غلظت یون های فلوراید نشان داد که نانو کامپوزیت آلژینات – سیلیکا توانایی مناسبی در حذف یون‌های فلوراید دارند، به طوریکه بیشینه میزان جذب بدست آمده 02/51 میلی گرم بر گرم محاسبه شد. بازیابی جاذب با استفاده از پتاسیم هیدروکسید انجام گرفت. نتایج این قسمت نشان داد که قابلیت جذب دانه‌های ژل آلژینات- سیلیکا پس از 6 بار استفاده در غلظت اولیه 20 میلی‌گرم بر لیتر از فلوراید از 72 درصد تا 54 درصد کاهش می‌یابد.

کلیدواژه:نانوذرات سیلیکا، روش حذف الگو، نانو کامپوزیت، دانه‌های سیلیکا- آلژینات، حذف فلوراید

تاریخ دفاع: بهار 1398