جذب یون‌های فلزات سنگین با استفاده از نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن

با پیشرفت تمدن بشری، توسعه فناوری و ازدیاد روزافزون جمعیت در حال حاضر دنیا با مشکلی به نام آلودگی روبرو شده است که زندگی ساکنان کره خاکی را تهدید می کند. آلودگی ناشی از انباشته شدن خاک و آب از ترکیبات سمی پایدارهمچون مواد شیمیایی، نمک ها، فلزات سنگین و مواد رادیو اکتیو از جمله عوامل به وجود آمدن بیماری های بسیاری هستند که بر روی سلامت انسان ها و حیوانات و حتی گیاهان به شدت تاثیرگذار است. انتشار فلزات سنگین در محیط زیست به سبب صنعتی شدن جامعه و گسترش شهرنشینی مشکلات بسیار زیادی را در جهان به همراه داشته است.در این مطالعه سعی شده است با استفاده از مواد پلیمری زیست سازگار و زیست تخریب پذیر همچون دانه های کیتوسان و استفاده از گرافن عامل دار شده با گروه‌های عاملی آمینی به‌عنوان یکی از پرکاربردترین نانو ذرات در درون دانه های کیتوسان جذب یون‌های فلزی کادمیوم از محلول‌های آبی بررسی شود. بدین منظور دانه های نانوکامپوزیت کیتوسان/گرافن با درصدهای وزنی ۰٫۵%، ۱%، ۲% و ۵% با استفاده از روش محلولی تهیه شدند. نانو ذرات گرافن ابتدا با مخلوط اسید سولفوریک و اسید نیتریک اکسید شدند و سپس گروه‌های عاملی تری اتیلن تترامین بر روی آنها پیوند زده شد. گرافن های اصلاح شده با استفاده از آنالیزهای زیرقرمز تبدیل فوریه ، گرماوزن‌سنجی و آنالیز EDX میکروسکوپ الکترونی روبشی شناسایی شدند و نتایج حاکی از آن بود که واکنش اصلاح با موفقیت صورت گرفته است. در همین راستا منحنی های گرماوزن سنجی نشان داد که عملیات اکسید کردن و عامل دار کردن گرافن به درستی صورت پذیرفته است. همچنین ریخت‌شناسی نانو ذرات اکسیدشده و عامل دار شده به‌وسیله‌ی ریزبین الکترونی روبشی صورت پذیرفت و نمودارها و تصاویر EDX از پراکنش مطلوب گروه‌های عاملی اکسیژن دار و نیتروژن دار پیوند زده شده بر سطح گرافن حکایت داشت. در ادامه جذب یون‌های فلزی کادمیوم با دستگاه جذب اتمی صورت پذیرفت و نتایج آن از افزایش میزان جذب یون کادمیوم توسط نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن نسبت به دانه های کیتوسان به میزان ۲۰% حکایت داشت. دستگاه جذب اتمی نشان داد که بهینه میزان جذب یون کادمیوم در محلول۵۰ppm  با pH برابر با ۷ و مدت زمان تماس ۲ ساعت و میزان جاذب ۲۵mg اتفاق می افتد

نوع فایل :word

تعداد صفحات :۱۲۹

*———————————–*

۱- مقدمه

۲-مباحث نظری و مروری بر کارهای انجام‌شد

۲-۱-کیتین و کیتوسان

۲-۱-۱-ساختار کیتین و کیتوسان

۲-۱-۲-خصوصیات کیتین و کیتوسان

۲-۱-۳-خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کیتین و کیتوسان

۲-۱-۴-کاربردهای کیتین و کیتوسان

۲-۲-گرافن

۲-۳-کاربرد کیتین و کیتوسان در حذف یون‌های فلزات سنگین

۲-۴-جذب یون‌های فلزات سنگین با استفاده از گرافن و مشتقات آن

۲-۵-فرآیند جذب

۲-۵-۱-جذب سطحی

۲-۵-۲-تعادل جذب سطحی

۲-۵-۳-عوامل مؤثر بر سرعت جذب سطحی

۲-۵-۳-ب‌- اثر pH

۲-۵-۳-ت‌-طبیعت فاز جذب شده

۲-۵-۳-ث‌-کشش سطحی

۲-۵-۴-ترمودینامیک جذب سطحی

۲-۵-۵-سامانه‌های جذب سطحی

۲-۵-۶-جاذب ها…

۲-۶-روش‌های تهیه و سنتز گرافن

۲-۶-۱-روش‌های پایین به بالا

۲-۶-۲-روش‌های تولید بالا به پایین

۲-۶-۲-ب‌-گرافیت اکساید

۲-۷-عامل دار کردن شیمیایی گرافن

۲-۷-۱-عامل دار کردن کووالانسی

۲-۷-۲-عامل دار کردن غیرکووالانسی

۲-۷-۳-تثبیت کردن در یک محیط یونی

۲-۷-۴-به طور مستقیم از گرافیت

۲-۸-نانو کامپوزیت‌های گرافن/پلیمر و روش تولید آنها

۲-۸-۱-پلیمریزاسیون درجای تعاملی

۲-۸-۲-تعامل حلالی

۲-۸-۳-روش تعاملی مذاب

۳-کارهای عملی

۳-۱مواد

۳-۱-۱-کیتوسان

۳-۱-۲-گرافن۶۲

۳-۱-۳-تری اتیلن تترامین

۳-۱-۴-پلی اتیلن گلایکول

۳-۱-۵-فرمالدهید

۳-۱-۶-اتیل استات

۳-۱-۷-اسید سولفوریک

۳-۱-۸-اسید نیتریک

۳-۱-۹-سود سوزآور

۳-۱-۱۰-نمک کادمیوم نیترات

۳-۱-۱۱-تیونیل کلراید

۳-۱-۱۲-سدیم۶۳

۳-۱-۱۳-تتراهیدروفوران

۳-۱-۱۴-دی متیل فرمامید

۳-۱-۱۵-بنزوفنون

۳-۲-تجهیزات

۳-۲-۱-رفلاکس

۳-۲-۲-فیلتریزاسیون خلا

۳-۲-۳-همزن لرزان

۳-۲-۴-دستگاه pH  متر

۳-۳-نمونه‌سازی

۳-۳-۱-اکسید گرافن

۳-۳-۲-آسیلاسیون نانو گرافن

۳-۳-۳-عامل دار کردن نانوگرافن

۳-۳-۴-دانه کیتوسان

۳-۳-۵-نانوکامپوزیت دانه کیتوسان

۳-۳-۶-خشک کردن دانه ها

۳-۳-۷-روش ساخت محلول یونی کادمیوم

۳-۳-۸-روش خشک کردن دی متیل فرمامید

۳-۳-۹-روش خشک کردن تتراهیدروفوران

۳-۴-تعیین مشخصات

۳-۴-۱-دستگاه طیف‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه

۳-۴-۲-تجزیه وزن سنجی گرمایی (TGA)

۳-۴-۳-ریزبین الکترونی روبشی (SEM)

۳-۴-۴- سیستم آنالیز عنصری EDX

۳-۴-۵-دستگاه طیف سنجی جذب اتمی شعله (FAAS)

۴-نتیجه‌گیری و بحث

۴-۱-تعیین مشخصات گرافن عامل دار شده

۴-۱-۱-طیف‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه

۴-۱-۲-تجزیه وزن سنجی گرمایی

۴-۱-۳-ریخت‌شناسی نانو ذرات با استفاده از ریزبین الکترونی روبشی۷۹

۴-۱-۴-بررسی تخلخل نانوکامپوزیت ها

۴-۲-بررسی اثر تورم و جذب آب نانو کامپوزیت‌های کیتوسان

۴-۳-جذب یون کادمیوم از محلول‌های آبی توسط نانوکامپوزیت هیدروژل های کیتوسان گرافن عامل دار شده۸۶

۴-۳-۱-به دست آوردن میزان جاذب بهینه جهت جذب یون کادمیوم

۴-۳-۲-به دست آوردن میزان pH بهینه در جذب یون کادمیوم

۴-۳-۳-به دست آوردن زمان تماس بهینه جهت جذب یون کادمیوم

۴-۳-۴-به دست آوردن میزان غلظت یون کادمیوم جهت جذب بهینه یون کادمیوم

۵-نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها

مراجع۹۵