عنوان پایان‌نامه
اصلاح سطحی به روش پلاسما و عامل دار کردن غشاهای نانو الیاف پلی استایرن به منظور حذف یون های فلزی سنگین در سالم سازی آب
- رشته تحصیلی
- مهندسی پلیمر - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1535.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66557
- تاریخ دفاع
- ۱۸ شهریور ۱۳۹۳
- استاد راهنما
- مجید عبدوس, پیام زاهدی
- دانشجو
- علیرضا بهرام زاده
- چکیده
- در این پژوهش، جاذب بهینه شده نانوالیاف پلی‌استایرن با حداقل قطر و ریزساختار یکنواخت به کمک فرآیند الکتروریسی تهیه و سپس با فرآیند پلاسما اصلاح سطحی شد. شرایط بهینه نانوالیاف الکتروریسی شده بمنظور دستیابی به حداقل قطر متوسط 268 نانومتر با تنظیم غلظت پلیمر در w/v %14، دبی محلول mL/h 46/0، فاصله سوزن تا جمع‌کننده cm 5/15 و ولتاژ اعمال شده kV 18 درنظر گرفته شد. سپس نمونه‌های نانوالیاف پلی‌استایرن با عملیات پلاسمای گازهای هیدروژن، نیتروژن و آمونیاک با استفاده از مونومر آکریل‌آمید داخل مناسب‌ترین محیط پلاسما تهیه شدند. در ادامه برای ارزیابی میزان اصلاح سطح نمونه‌ها و عامل‌دار شدن آنها از آزمون‌های طیف‌سنجی مادون قرمز، بازده گرافت، میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه‌گیری زاویه تماس استفاده گردید. نتایج این آزمون‌ها نشان دادند که فرآیند اصلاح سطح نمونه‌ها با گاز نیتروژن بهمراه افزودن مونومر آکریل‌آمید کارایی بالاتری بمنظور نشاندن گروه‌های آمینی دارد. از طرفی آزمون نین‌هیدرین برای بررسی اتصالات گروه‌های آمینی روی سطح نمونه‌های نانوالیاف پلی‌استایرن این نتایج را تایید نمود. سپس نمونه‌های نانوالیاف پلی‌استایرن عامل‌دار شده با پلاسمای نیتروژن و گرافت گروه های آکریل آمید، برای جذب دو یون فلز سنگین کادمیوم و نیکل مورد بررسی قرار گرفتند. در این مطالعه متغیرهای pH، غلظت جاذب و زمان تماس محلول یون فلز سنگین در میزان جذب در نظر گرفته شد. نتایج بدست آمده نشان دادند که pH برابر 5، نقطه‌ای است که بیشترین مقدار جذب این یون‌ها به سطح نمونه‌های نانوالیاف پلی‌استایرن وجود دارد. به علاوه برازش داده‌های حاصل از طیف‌سنجی جذب اتمی با مدل‌های ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ حاکی از انطباق مکانیسم جذب با معادله فرندلیچ بود. از این رو می‌توان نتیجه گرفت که سطح جاذب نانوالیاف پلی‌استایرن ناهمگن و با انرژی‌های نامساوی است و سایت‌های قابل دسترسی جاذب به طور یکنواخت در سطح جاذب پخش نشده‌اند.
- Abstract
- In this work, an optimized sorbent made from polystyrene nanofibers with minimum fibers diameters as well as a uniform morphology by using electrospinning process and then their surfaces were treated with plasma. The optimized parameters conditions of the electrospinning to obtain a minimum average nanofibers diameter about 268 nm were determined as follows: PS concentration 14% (w/v), flow rate (0.46 mL/h), syringe needle-collector distance (15.5 cm) and applied voltage (18 kV). To achieve the treated and functionalized PS nanofibrous samples, they exposed against plasma irradiation at different gases in terms of hydrogen, nitrogen, ammonia by the use of acrylamide monomer along with the appropriate the above plasma environment. Subsequently, due to evaluation of plasma treatment and the amount of functionalization of these samples, a series of tests such as FTIR, graft efficiency, SEM and Contact Angle measurements (WCA) were carried out. The obtained results from the above tests showed that the samples surfaces treated with N2 gas based plasma along with applying acrylamide monomer had the best performance in point of view of amine group’s deposition. On the other hand, Nin-hydrin test confirmed these observations. Finally, the optimized functionalized sample used for heavy metal removal (e.g., Cd2+ and Ni2+). Three independent variables such as pH, sorbent concentration and the contact time of the sample against ions solutions were considered. The results revealed the suitable point for maximum absorption of these heavy ions was occurred at pH=5. In addition, the curve fitting by using isotherm adsorption models so called Langmuir and Freundlich with the data obtained by atomic absorption spectroscopy were studied. The best output correspond to Freundlich model which exhibited that the main adsorption mechanism was on the basis of non-uniform active sites onto the sample surface accessibility and afterwards achieving heterogenic surface with different energies.
