SIMIN ASADABADI

چكيده: هدف اين كار پژوهشي سنتز غشاء ماتريس مختلط بر پايه پلي اترسولفون (PES) حاوي چارچوب هاي فلز/كووالانسي-آلي براي حذف مواد آلي بوده است. براي رسيدن به بهترين نتيجه، در ابتدا، از روش طراحي مركب مركزي بهره گرفته و تعداد 20 غشاء با درصد هاي جرمي مختلف از حفره ساز پلي وينيل پيروليدون (PVP) و چارچوب فلز-آلي (MOF) مبتني بر آهن (از خانواده MIL به اختصار NH2-MIL-88B(Fe)) و زمان هاي متفاوت هم زدن مخلوط، تهيه و عملكرد هر غشاء در ميزان پس زني (Re%) رنگ متيل ويولت B2 با غلظت اوليه mg·L-1 0/4 و دماي °C 0/25 بررسي گرديد. سپس، بررسي هاي آماري بر روي داده ها صورت گرفت و درصد پس زني برابر با 94/74% در w/w %16 PES، 2 % PVP و 3/0% MOF در بازه زماني h 3 به عنوان شرايط بهينه انتخاب شد. در ادامه، سه غشاء با نام هاي PES (حاوي w/w%16 از PES)، M1 (حاوي %16 از PES و 2% از PVP) و M2 (حاوي %16 از PES، %2 از PVP و 3/0% از MOF) سنتز شد و در انتها يك لايه نازك از چارچوب كووالانسي-آلي (COF) تشكيل شده از منومرهاي 5،3،1-تري فرميل فلوروگلوسينول‏ و 5،2- دي آمينوبنزن سولفونيك اسيد بر روي سطح غشاء M2 نشانده شده و M3 ناميده شد. براي شناسايي و مشخصه يابي غشاءها از تكنيك هاي FT-IR، XRD، FESEM و AFM استفاده شد. سپس، آزمايش هاي تعيين تخلخل (ε)، اندازه ميانگين شعاع حفرات (rm)، زاويه تماس (CA)، شار آب خالص (PWF)، ميزان پس زني رنگ هاي كاتيوني، آنيوني و سوسپانسوين شير خشك، خاصيت ضدگرفتگي و پايداري فيزيكي و شيميايي انجام شد. زبري، ميزان تخلخل، اندازه ميانگين شعاع حفرات، PWF و Re% براي غشاءهاي M3 و M2 در مقايسه با PES و M1 افزايش داشت. دو غشاء آخر در حضور سوسپانسيون شير خشك و آلبومين گرفتگي صد در صد داشتند و نسبت بازيابي شار براي آن ها برابر با صفر شد. نتايج نشان داد كه نسبت بازيابي شار در غشاء M3 در حضور شير خشك تقريباً 7/1 برابر اين نسبت براي غشاء M2 بود. گرفتگي كل براي هر دو غشاء PES و M1 برابر با 100% بود. از طرف ديگر، گرفتگي كل در غشاء M2 برابر با 32/85 و 63/78% و براي M3 برابر با 30/72 و 81/81% به ترتيب در حضور سوسپانسيون شير خشك و آلبومين بود. در انتها، تست پايداري نشان داد كه غشاء M3 در محيط خنثي و اسيدي پايدارتر از غشاءهاي ديگر بود.
Thesis summary

از گذشته تا به امروز، پژوهشگران بر روي حل بحران كمبود آب متمركز شده اند. ايده سنتز يك جاذب كارآمد و پايدار موضوعي است كه براي حل مشكل آب آلوده بسيار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از اين مطالعه حذف رنگ كاتيونيك بلو 41 (معروف به بيسيك بلو 41) از محلول هاي آبي با استفاده از يك نانوكامپوزيت جديد بود. براي سنتز اين نانوكامپوزيت جديد چارچوب آلي فلزي حاوي آهن(NH2-MIL-88(Fe)) ، گرافن اكسايد و نانوذرات اسپينل كبالت-روي فريت مغناطيسي (Co0.5Zn0.5Fe2O4) انتخاب شدند. جاذب سنتز شده با استفاده از تكنيك هاي FT-IR، XRD، TEM، FESEM، نقشه برداري عنصري، EDX، VSM و TGA مشخصه يابي شد. آزمايشات جذب سطحي بر اساس پيشنهاد طراحي مركب مركزي انجام شده و شرايط عملياتي بهينه به دست آمد. بنابراين بهترين حذف 89/96% براي غلظت اوليه رنگ mg·L-1 0/10 در دماي ºC0/29، pH برابر با 70/8 و مقدار جاذب g·L-132/1 به دست آمد. جالب توجه است كه فرآيند جذب سطحي بسيار سريع بوده و همانطور كه مطالعات سينتيكي نشان داد تقريباً در زمان 60 ثانيه تكميل شد. معادله فراكتال مانند- شبه مرتبه اول (FL-PFO) بهترين مدل براي برازش داده هاي سينتيكي تجربي بود. جاذبه الكتروستاتيك، پيوند هيدروژني و برهم كنش π-πاز عوامل اصلي حذف رنگ بودند. بازيابي جاذب با دو رويكرد مختلف انجام شد: i) دفع رنگ با استفاده از محلول سديم كلريد در حضور امواج فرا صوت ( mol·L-1 1/0، ml5، با زمان تماس 5 دقيقه)، ii) تخريب رنگ توسط فرآيند اكسيداسيون پيشرفته تركيبي شامل فنتون و امواج فراصوت. در واقع به دليل وجود كاتيون آهن در ساختار نانوكامپوزيت، امكان تجزيه رنگ به روش فنتون وجود داشت. در نتيجه، بازيابي جاذب طي شش چرخه با موفقيت انجام شد.
Thesis summary

هدف از انجام اين پژوهش، حذف كاتيون هاي مس و روي از محلول هاي آبي با استفاده از يك نانوكامپوزيت جديد زيستي مغناطيسي مي باشد. در ابتدا، سلولز موجود در پوست آناناس استخراج و به وسيله اسيد اگزاليك اصلاح گرديد. سپس، سلولز اصلاح شده و ليگاند EDTA به نانوذرات مگنتيت (Fe3O4) پوشش داده شده توسط گروه هاي عاملي سيليس متصل گرديدند. جاذب با استفاده از تكنيك هاي FT-IR، XRD، FESEM، TEM، EDX، Elemental mapping، TGA، VSM و BET مشخصه يابي شد. طراحي مركب مركزي براي طراحي آزمايش ها و بهينه سازي مورد استفاده قرار گرفت و معادلات درجه دوم براي برازش داده هاي تجربي پيشنهاد شد. براساس تجزيه ANOVA، فاكتورهاي pH، دما و غلظت جاذب بر درصد حذف كاتيون ها اثرگذار بودند. بيشترين درصد حذف يون هاي مس و روي در شرايط بهينه و با در نظر گرفتن برهم كنش بين متغيرها به ترتيب برابر با 18/93 و 30/96% به دست آمد. جاذبه الكتروستاتيك و تشكيل كمپلكس از عوامل اصلي حذف كاتيون ها بودند. فرآيند جذب سطحي براي كاتيون مس با غلظت هاي مختلف بعد از گذشت 10 دقيقه به تعادل رسيد و داده هاي سينتيكي با معادله سرعت شبه مرتبه nام اصلاح شده برازش گرديد. كاتيون روي بعد از 30 ثانيه از محلول حذف شده و معادله سرعت شبه مرتبه nام اصلاح شده بهترين برازش را به دست داد. داده هاي تعادلي براي كاتيون هاي مس و روي با استفاده از ايزوترم لنگموير-فروندليچ و تاث به ترتيب برازش شد. بيشترين مقدار كاتيون جذب سطحي شده به ازاء جرم نانوكامپوزيت در تعادل معادل با mg·g-1 98/152 (براي كاتيون مس) و 93/153 (براي كاتيون روي )به دست آمد. همچنين، بازيابي نانوكامپوزيت تا 5 چرخه با موفقيت انجام شد.
Thesis summary

هدف از انجام اين پژوهش، حذف رنگ كاتيونيك بلو 41 از محلول هاي آبي با استفاده از يك نانوكامپوزيت جديد مي باشد. نانوكامپوزيت با استفاده از نانوذرات مگنتيت اصلاح شده با تركيبات سيليكا، گرافن اكسايد و چيتوسان متصل به دي اتيلن تري آمين پنتااستيك اسيد سنتز شد. نانوكامپوزيت با استفاده از تكنيك هاي FT-IR، XRD، FESEM، TEM، EDX، Elemental mapping، TGA، VSM و BET مشخصه يابي شد. طراحي مركب مركزي براي طراحي آزمايش ها و بهينه سازي مورد استفاده قرار گرفت و يك معادله درجه دوم براي برازش داده هاي تجربي پيشنهاد شد. براساس تجزيه ANOVA، فاكتورهاي pH، دما و غلظت جاذب بر درصد حذف رنگ اثرگذار بودند. با توجه به برهم كنش بين متغيرها، اثر pH بر روي حذف رنگ در غلظت هاي بالاي نانوكامپوزيت قابل توجه بود. همچنين، اين نتيجه حاصل شد كه فرآيند جذب سطحي گرماگير بود. در شرايط بهينه، بيشترين حذف رنگ برابر با 41/93% به دست آمد، در حالي كه غلظت اوليه رنگ mg·L-1 0/10 بود. جاذبه الكتروستاتيك، پيوند هيدروژني و برهم كنش π-π از عوامل اصلي حذف رنگ بودند. مطالعات سينتيكي و تعادلي در مقادير ثابت 02/9 = pH، °C 1/47 T = و غلظت نانوكامپوزيت mg·L-1 98/1 انجام شد. فرآيند جذب سطحي بعد از گذشت 30 دقيقه به تعادل رسيد. مدل سينتيكي شبه مرتبه nام اصلاح شده بهترين معادله براي برازش داده ها بود. داده هاي تعادلي با استفاده از ايزوترم لنگموير-فروندليچ اصلاح شده برازش شد و بيشترين مقدار ماده جذب سطحي شده به ازاء جرم نانوكامپوزيت در تعادل معادل با mg·g-1 87/55 به دست آمد. همچنين، بازيابي نانوكامپوزيت با استفاده از حلال اسيدي انجام شد.
Thesis summary