تعداد صفحات ۸۴ صفحه

قیمت ۲۰۰۰۰ تومان

برای دانلود بر روی لینک کلیک کنید

چکیده

در این مطالعه، کاربرد پلی آنیلین پوشش داده شده بر روی مزوحفره SBA-15  برای حذف سریع رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از محلولهای آبی مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر متغیر‌های موثر بر فرآیند رنگبری مانند مقدار جاذب، غلظت رنگزا،pH  محلول و زمان تماس بررسی شد.

تشکیل مزو حفره SBA-15 و نشاندن پلیمر آنیلین بر روی آن توسط تکنیک‌های BET، TEM و FT-IR تائید شدند. ایزوترم حالت تعادل با مدل‌های جذب  لانگمویر و فروندلیش بررسی گردید.نتایج نشان داد که رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از ایزوترم فرندلیش تبعیت می‌کند. مدل شبه مرتبه اول و دوم برای بررسی سینتیک داده ها استفاده شد. فرآیند جذب رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از معادله سینتیکی شبه مرتبه دوم تبعیت می‌کند که نشان میدهد فرآیند بوسیله جذب فیزیکی قابل کنترل است. در این تحقیق معلوم شد که واکنش خودبخودی می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که نانو کامپوزیت پلی آنیلین/SBA-15 می‌تواند به عنوان یک جاذب کارآمد برای حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از محلولهای آبی استفاده شود.

 

کلمات کلیدی: نانو کامپوزیت، SBA-15، پلی آنیلین، رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹، حذف، ایزوترم جذب.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                  صفحه

چکیده……………………………………………………………………………………………………………………… ۱

فصل اوّل: کلیّات تحقیق

۱-۱- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………… ۳

۱-۲- بیان مسئله………………………………………………………………………………………………………… ۴

۱-۳-سوابق مربوطه…………………………………………………………………………………………………….. ۴

۱-۴- فرضیه ها…………………………………………………………………………………………………………. ۵

۱-۵- اهداف تحقیق……………………………………………………………………………………………………. ۵

۱-۶- جنبه نوآوری تحقیق……………………………………………………………………………………………. ۶

۱–۷- تعریف اصطلاحات و متغیر­ها………………………………………………………………………………. ۶

۱-۷-۱- رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫ ۶

۱-۷-۲- جذب سطحی……………………………………………………………………………………………….. ۶

۱-۸- نانو جاذب……………………………………………………………………………………………………….. ۶

۱-۸-۱- ویژگی یک جاذب مطلوب………………………………………………………………………………. ۷

۱-۹- مختصری در مورد SBA-15………………………………………………………………………………. 7

۱-۱۰- سورفکتانت………………………………………………………………………………………………….. ۱۲

۱-۱۱- کامپوزیت……………………………………………………………………………………………………. ۱۲

۱-۱۲-  نانوکامپوزیت………………………………………………………………………………………………. ۱۲

۱-۱۲-۱- طبقه بندی نانوکامپوزیت ها………………………………………………………………………….. ۱۲

۱-۱۲-۱- ۱- نانوکامپوزیت­های پایه پلیمری………………………………………………………………….. ۱۳

۱-۱۲-۱- ۲- نانوکامپوزیت­های پایه سرامیکی……………………………………………………………….. ۱۳

۱-۱۲-۱- ۳- نانوکامپوزیت­های پایه فلزی……………………………………………………………………. ۱۴

۱-۱۳- رنگ………………………………………………………………………………………………………….. ۱۴

۱-۱۳-۱- رنگزا، رنگینه و رنگدانه……………………………………………………………………………….. ۱۶

۱-۱۳-۲- طبقه بندی مواد رنگزا…………………………………………………………………………………. ۱۷

۱-۱۳-۲-۱-  طبقه بندی مواد رنگزا طبق ساختار شیمیایی…………………………………………………. ۱۸

۱-۱۳-۲-۱- ۱- مواد رنگزای آزو………………………………………………………………………………. ۱۸

۱-۱۳-۲-۱- ۲- مواد رنگزای آنتراکینون………………………………………………………………………. ۱۹

۱-۱۳-۲-۱- ۳- مواد رنگزای ایندیگوئید……………………………………………………………………… ۱۹

۱-۱۳-۲-۲- طبقه­بندی مواد رنگزا طبق کاربرد……………………………………………………………….. ۲۰

۱-۱۳-۲-۲-۱- مواد رنگزای گروه اول………………………………………………………………………… ۲۰

۱-۱۳-۲-۲-۱-۱- مواد رنگزای اسیدی……………………………………………………………………….. ۲۱

۱-۱۳-۲-۲-۱-۲- مواد رنگزای مستقیم……………………………………………………………………….. ۲۲

۱-۱۳-۲-۲-۱-۳- مواد رنگزای بازیک……………………………………………………………………….. ۲۳

۱-۱۳-۲-۲-۱-۴- مواد رنگرزی دیسپرس……………………………………………………………………. ۲۳

۱-۱۳-۲-۲-۲- مواد رنگزای گروه دوم……………………………………………………………………….. ۲۵

۱-۱۳-۲-۲-۲-۱- مواد رنگزای گوگردی…………………………………………………………………….. ۲۵

۱-۱۳-۲-۲-۲-۲- مواد رنگزای خمی…………………………………………………………………………. ۲۵

۱-۱۳-۲-۲-۲-۳-  مواد رنگزای آزوئیک…………………………………………………………………….. ۲۶

۱-۱۳-۲-۲-۲-۴-  مواد رنگزای اینگرین…………………………………………………………………….. ۲۶

۱-۱۳-۲-۲-۲-۵-  مواد رنگزای اکسیداسیون………………………………………………………………… ۲۷

۱-۱۳-۲-۲-۲-۶- مواد رنگزای راکتیو………………………………………………………………………… ۲۷

۱-۱۳-۲-۲-۲-۷- مواد رنگزای کرومی (مواد رنگزای دندانه­ای)………………………………………… ۲۸

۱-۱۳-۲-۲-۲-۸-  پیگمنت­ها…………………………………………………………………………………… ۲۹

۱-۱۴ پلی آنیلین…………………………………………………………………………………………………….. ۳۰

فصل دوم‌: ادبیات و پیشینه تحقیق

۲-۱- انواع روش حذف مواد از آب…………………………………………………………………………….. ۳۲

۲-۱-۱- روش شیمیایی……………………………………………………………………………………………. ۳۲

۲-۱-۲- روش فیزیکی…………………………………………………………………………………………….. ۳۲

۲-۱-۳- روش بیولوژیکی…………………………………………………………………………………………. ۳۲

۲-۲- انواع روش جهت حذف رنگ از پساب………………………………………………………………… ۳۳

۲-۲-۱- روش بیولوژیکی…………………………………………………………………………………………. ۳۳

۲-۲-۲- روش‌های شیمیایی………………………………………………………………………………………. ۳۴

۲-۲-۲-۱- روش الکترو شیمیایی……………………………………………………………………………….. ۳۴

۲-۲-۲-۲- روش انعقاد و لخته سازی…………………………………………………………………………. ۳۴

۲-۲-۲-۳- روش اکسیداسیون……………………………………………………………………………………. ۳۴

۲-۲-۲-۳-۱- اکسیداسیون با ازن……………………………………………………………………………….. ۳۵

۲-۲-۲-۳-۲- استفاده از فرایندهای فوتولیز و اولتراسونولیز………………………………………………. ۳۵

۲-۲-۲-۳-۳- اکسیداسیون با فرایندهای فوتوفنتون………………………………………………………….. ۳۵

۲-۲-۲-۴- روش تصفیه الکتروکواگولاسیون………………………………………………………………….. ۳۶

۲-۲-۳- روشهای فیزیکی…………………………………………………………………………………………. ۳۶

۲-۲-۳-۱- جذب سطحی…………………………………………………………………………………………. ۳۶

۲-۲-۳-۲- تئوری جذب سطحی………………………………………………………………………………… ۳۶

۲-۲-۳-۳- عوامل موثر بر جذب سطحی………………………………………………………………………. ۳۷

۲-۲-۳-۳- ۱- اختلاط…………………………………………………………………………………………….. ۳۷

۲-۲-۳-۳- ۲- خواص و نوع جاذب…………………………………………………………………………… ۳۷

۲-۲-۳-۳- ۳- اندازه ذرات جذب شونده……………………………………………………………………… ۳۸

۲-۲-۳-۳- ۴-  pH………………………………………………………………………………………………. 38

۲-۲-۳-۳- ۵- وزن مولکولی…………………………………………………………………………………….. ۳۸

۲-۲-۳-۳- ۶- دما………………………………………………………………………………………………….. ۳۸

۲-۲-۳-۳- ۷- نیروهای کنترل کنندهء جذب سطحی………………………………………………………… ۳۹

۲-۲-۳-۴- حذف رنگ با استفاده از کربن فعال……………………………………………………………… ۴۰

۲-۲-۳-۵- حذف رنگ توسط جاذب کیتوسان…………………………………………………………………. ۴۰

۲-۲-۳-۶- استفاده از فناوری نانو جهت رنگبری پساب……………………………………………………… ۴۱

۲-۲-۳-۷- بکار گیری نانوکامپوزیت برای حذف رنگزا از پساب…………………………………………… ۴۱

۲-۲-۳-۷-۱-  پلی آنیلین……………………………………………………………………………………………. ۴۱

۲-۲-۳-۷-۱-۱ – معایب پلی آنیلین……………………………………………………………………………… ۴۲

۲-۲-۳-۷-۱-۲- تحقیقات انجام شده با کامپوزیت‌های بر پایه پلی آنیلین……………………………….. ۴۲

۲-۳- مقایسه‌پذیری روش‌ها………………………………………………………………………………………. ۴۳

فصل سوم: روش تحقیق

۳-۱- خلاصه…………………………………………………………………………………………………………. ۴۶

۳-۲- مواد مورد نیاز و تهیه محلولها…………………………………………………………………………….. ۴۶

۳-۲-۱- مواد مورد نیاز……………………………………………………………………………………………. ۴۶

۳-۲-۲- تهیه محلولها………………………………………………………………………………………………. ۴۹

۳-۲-۲-۱-  سدیم هیدروکسید  ۱ مولار (جهت تنظیم pH)……………………………………………… 49

۳-۲-۲-۲- هیدروکلریک اسید یک مولار(جهت تنظیم pH) …………………………………………….. 49

۳-۲-۲-۳- تهیه ۱۰۰ میلی لیتر محلول ۱ مولار سولفوریک اسید……………………………………….. ۴۹

۳-۳- ابزارها و دستگاه ها………………………………………………………………………………………….. ۴۹

۳-۴- روش کار………………………………………………………………………………………………………. ۵۰

۳-۴-۱- تهیه مزوحفره SBA-15………………………………………………………………………………. 50

۳-۴-۲- تهیه نانو کامپوزیت پلی آنیلین/SBA-15…………………………………………………………. 52

۳-۴-۳- تهیه محلول استاندارد رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹:………………………………………………….. ۵۲

۳-۴-۴- تعیین طول موج ماکزیمم……………………………………………………………………………….. ۵۲

۳-۴-۵- مرحله جذب سطحی……………………………………………………………………………………. ۵۳

۳-۴-۶- شناسایی و تائید نانوکامپوزیت پلی آنیلین/SBA-15…………………………………………… 53

۳-۴-۶-۱- میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)………………………………………………………… 53

۳-۴-۶-۲- طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه(FT-IR)……………………………………………… 53

۳-۵- بهینه سازی پارامترهای مختلف موثر بر حذف رنگ………………………………………………….. ۵۴

۳-۵-۱- بررسی اثر pH…………………………………………………………………………………………… 54

۳-۵-۲- بررسی  مقدار بهینه  نانوجاذب……………………………………………………………………….. ۵۵

۳-۵-۳- بررسی اثر زمان تماس در دماهای مختلف…………………………………………………………. ۵۵

۳-۵-۴- بررسی اثر غلظت در دماهای مختلف……………………………………………………………….. ۵۶

۳-۶- تعیین منحنی کالیبراسیون……………………………………………………………………………………. ۵۶

۳-۷- ایزوترم جذب………………………………………………………………………………………………… ۵۷

۳-۸- سینتیک جذب………………………………………………………………………………………………… ۵۷

۳-۹- ترمودینامیک…………………………………………………………………………………………………… ۵۷

فصل چهارم:‌ تجزیه و تحلیل داده­ها

۴-۱- نتایج حاصل از بهینه سازی پارامترهای موثر بر حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ توسط نانو

کامپوزیت پلی آنیلین/SBA-15………………………………………………………………………………….. 59

۴-۱-۱- بررسی اثر pH…………………………………………………………………………………………… 59

۴-۱-۲-  بررسی مقدار نانو جاذب………………………………………………………………………………. ۶۰

۴-۱-۳- بررسی اثر زمان تماس در دماهای مختلف…………………………………………………………. ۶۱

۴-۱-۴-  بررسی اثر غلظت در زمانهای مختلف……………………………………………………………… ۶۳

۴-۲- منحنی کالیبراسیون……………………………………………………………………………………………. ۶۴

۴-۳-داده‌های مربوط به رسم منحنی ایزوترم جذب رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫ ۶۵

۴-۴- داده‌های مربوط به رسم منحنی سینتیک جذب…………………………………………………………. ۶۵

۴-۵- داده‌های مربوط به رسم منحنی ترمودینامیکی………………………………………………………….. ۶۶

فصل پنجم: بحث، نتیجه‌گیری و پیشنهادها

۵-۱- بررسی مورفولوژی سطح مزوحفره SBA-15……………………………………………………….. 68

۵-۲- آزمایش تخلخل سنجی SBA-15 توسط آنالیز تعیین سطح(BET)……………………………. 68

۵-۳- طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه(FTIR) ………………………………………………………. 69

۵-۴- بهینه سازی پارامترهای موثر بر حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫ ۶۹

۵-۴-۱- تعیین pH  بهینه…………………………………………………………………………………………. ۶۹

۵-۴-۲- تاثیر مقدار جاذب………………………………………………………………………………………… ۷۰

۵-۴- ۳- تاثیر زمان تماس بر حذف رنگزا…………………………………………………………………….. ۷۱

۵-۵- رسم منحنی کالیبراسیون و تعیین محدوده خطی………………………………………………………. ۷۲

۵-۶- ایزوترم‌های جذب…………………………………………………………………………………………… ۷۳

۵-۶-۱- ایزوترم جذب لانگمویر………………………………………………………………………………… ۷۳

۵-۶-۱-۱- روش اول: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ با استفاده از رابطه ۵-۲ و با استناد به داده‌های جدول ۴-۱۲٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫ ۷۴

۵-۶-۱-۲- روش دوم: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ … ۷۴

۵-۶-۱-۳- روش سوم: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ .. ۷۵

۵-۶-۱-۴- روش چهارم: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ ۷۶

۵-۶-۲- ایزوترم جذب فرندلیش………………………………………………………………………………… ۷۷

۵-۷- سینتیک جذب………………………………………………………………………………………………… ۷۸

۵-۸- بررسی ترمودینامیکی………………………………………………………………………………………… ۸۱

۵-۹- بحث و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………. ۸۳

۵-۱۰- پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………… ۸۳

منابع و مآخذ………………………………………………………………………………………………………….. ۸۴