عنوان پایان‌نامه
تهیه و کاربرد نانوذرات مغناطیسی اصلاح شده به وسیله سیکلودکسترین در حذف رنگ های کاتیونی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1641.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70452
- تاریخ دفاع
- ۳۱ فروردین ۱۳۹۴
- دانشجو
- شاهرخ واحدی
- استاد راهنما
- امید توکلی
- چکیده
- در این تحقیق رنگ¬های کاتیونی متیلن¬بلو (MB) و ردامین-بی (RhB) به¬وسیله¬ی فرآیند جذب سطحی از محلول آبی حذف گردیدند. نانوذرات مغناطیسی مگنتیت (Fe) تهیه گردید و سپس سطح این ذرات به¬وسیله¬ی بتاسیکلودکسترین (?-CD) و پلیمری از بتاسیکلودکسترین با سوکسینیک¬انیدرید (CDA1) و دی¬کربوکسیلیک¬انیدرید (CDA2) اصلاح و در نهایت نانوجاذب¬های نو و مغناطیسی Fe@CD، Fe@CDA1 و Fe@CDA2 تهیه گردید. آنالیز VSM مشخص نمود که جاذب تولید شده دارای خاصیت سوپرپارامغناطیسی است. عکس¬های SEM نیز نشان دادند که ذرات کرو¬ی¬شکل هستند و اندازه¬ی میانگین آن¬ها ?? نانومتر است. توسط آنالیزهای FTIR و TGA اتصال پلیمر به ذرات Fe تایید گردید. نتایج TGA مشخص نمود که پلیمر متصل¬شده به ذرات Fe، 10 درصد وزنی از جاذب را تشکیل می¬دهد. نانوجاذب¬های تهیه¬شده در فرآیند جذب سطحی ناپیوسته رنگ¬های RhB و MB به کار گرفته شد و نتایج نشان دادند که ذرات Fe@CDA2 نسبت به دیگر جاذب¬های تهیه¬شده مقادیر بیش-تری از رنگ را جذب نمودند؛ بنابراین این نانوذرات به عنوان جاذب بهینه انتخاب شدند و ادامه¬ی آزمایش¬ها با آن انجام شد. داده¬های زمان تماس حاکی از این بودند که فرآیند جذب سریع بوده و جذب هر دو رنگ از مدل سینتیکی شبه-درجه-دوم پیروی کرد. عوامل تاثیرگذار بر جذب شامل تاثیر pH ، غلظت اولیه رنگ، غلظت جاذب و دما بررسی شد. شرایط قلیایی و pH برابر ?? مقدار بهینه در جذب هر دو رنگ بود. غلظت جاذب برابر با g/L 5/1 به عنوان مقدار بهینه انتخاب گردید. با افزایش دما مقدار ظرفیت جذب کاهش یافت بنابراین فرآیند جذب گرمازا بوده است. داده¬های تعادلی به خوبی با ایزوترم لانگمویر برازش شدند و مقادیر ماکزیمم ظرفیت جذب (qm) پیش¬بینی¬شده برای رنگ MB و RhB به ترتیب برابر 3/333 و mg/g 250 به دست آمد. رنگ جذب¬شده توسط محلول ترکیبی متانول و استیک¬اسید از جاذب دفع گردید. آزمایش¬های متوالی جذب و دفع رنگ نشان دادند که جاذب پس از پنج سیکل تنها ?? درصد کاهش بازدهی داشته است.
- Abstract
- In this study, adsorption process was used to remove Rhodamine B (RhB) and Methylene Blue (MB) as two cationic dyes from aqueous solution. Novel nano adsorbents were fabricated by the surface modification of Fe3O4 (Fe) nanoparticles. ?-cyclodextrin (?-CD), ?-CD-Succinic-Anhydride (CDA1) and ?-CD-Dicarboxylic-Anhydride (CDA2) polymers were anchored to the surface of Fe particles to synthesize Fe@CD, Fe@CDA1 and Fe@CDA2 magnetic nano-composites. VSM analysis showed that adsorbents exhibited superparamagnetic properties. SEM images revealed that particles were spherical with mean diameter of 50 nm. The polymer grafting was confirmed by FTIR and TGA measurement. TGA result showed that CDA2 polymer grafted on Fe particles was 10 wt%. The as-synthesized nano adsorbents were applied for RhB and MB batch adsorption and results showed that Fe@CDA2 particles possessed higher adsorbed amount of both RhB and MB than other composites. Therefore, Fe@CDA2 was used as the optimum adsorbent for the rest of experiments. Adsorption was quite fast and the time when 50% of the MB and RhB were adsorbed (t1/2) was 5 and 6 min respectively. Both MB and RhB adsorption followed a pseudo-second-order kinetic model. The adsorption was found to be dependent on pH, dye initial concentration, adsorbent dosage and temperature. Higher adsorption capacity was obtained for both dyes at pH~12. The adsorption capacity was increased as the dye concentration increased and it was found that adsorbent dosage of 1.5 g/L was optimum. Temperature effect results revealed that increasing temperature would decrease the adsorption capacity, so it was concluded that the adsorption was an exothermic process. The equilibrium data in aqueous solutions were well represented by the Langmuir isotherm model. The maximum adsorption capacities (qm) of MB and RhB by Fe@CDA2 adsorbent were found to be 333.3 and 250 mg/g, respectively. The adsorbed MB or RhB could be desorbed by using methanol solution containing acetic acid.
