عنوان پایان‌نامه
سنتز و بکارگیری نانو ذرات مغناطیسی اصلاح شده برای جداسازی ، پیش تغلیظ و اندازه گیری فلزات سنگین و رنگ ها از نمونه های حقیقی
- رشته تحصیلی
- شیمی تجزیه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6344;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76898;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6344;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76898
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- نرمین کنعانی
- استاد راهنما
- فرزانه شمیرانی, جهانبخش قاسمی
- چکیده
- در تحقیق اول، جاذب مزوپور MCM-41 مغناطیسی اصلاح شده با گروه پیپرازین (piperazine) به صورت نانوذرات از طریق تشکیل پیوند بین اتم‌های نیتروژن موجود در ساختار پیپرازین و اتم‌های سیلیکون موجود در سطح داخلی حفرات MCM-41 سنتز گردید. جاذب تهیه شده به‌وسیله‌ی تکنیک‌های اسپکترومتریمادون تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز روبشی پرتو X زاویه کوچک (SAXS) و مغناطیس‌سنج ارتعاشی (VSM) مورد بررسی قرار گرفت. جاذب سنتزشده به عنوان جاذبی جدید برای استخراج و پیش‌تغلیظ هم‌زمان یون‌های سرب، کادمیوم و مس به کار گرفته شد و در ادامه اندازه‌گیری مقدار یون‌های موردنظر با استفاده از دستگاه طیف‌سنج جذب اتمی شعله‌ای انجام شد. متغیرهای تاثیرگذار بر بازده استخراج از جمله pH، مقدار جاذب و زمان تعادل توسط تکنیک طراحی مرکب مرکزی (CCD) بهینه شدند. تحت شرایط بهینه، منحنی کالیبراسیون در محدوده‌ی 100-0/7 میکروگرم بر لیتر، 100-0/5 میکروگرم بر لیتر و 100-0/8 میکروگرم بر لیتر به ترتیب برای سرب، کادمیوم و مس به صورت خطی بدست آمدند. حدتشخیص (LOD)0/2، 0/1و 0/25 میکروگرم بر لیتر برای سرب، کادمیوم و مس بدست آمدند. انحراف استانداردهای نسبی (RSD) بدست آمده با پنج تکرار به ترتیب 1/7، 1/21 و 1/06 درصد برای سرب، کادمیوم و مس هستند. همچنین فاکتور پیش‌تغلیظ (PF) 33 برای هر سه فلز محاسبه شد. درنهایت برای اطمینان از جاذب سنتزشده از آن برای پیش‌تغلیظ این سه فلز سنگین از سوسیس، کالباس، لیموترش، خیار و گوجه فرنگی به عنوان نمونه‌های حقیقی استفاده شد و بازده بین 107-90 درصد حاصل شد. فرایند جذب این سه فلز بر روی جاذب پیشنهادی توسط ایزوترم‌های لانگمویر (Langmuir) و فروندلیچ (Freundlich) مورد بررسی قرار گرفت. با استناد به مقادیر بدست آمده برای RL جذب هر سه فلز مطلوب بوده است. با توجه به نتایج بدست آمده از آنجایی که فرایند جذب از ایزوترم لانگمویر تبعیت می‌کند روند جذب به صورت تک لایه می‌باشد . با توجه به نتایج حاصل شده جاذب معرفی شده برای استخراج و پیش‌تغلیظ هم‌زمان مقادیر کم سه فلز سرب، کادمیوم و مس بسیار کارامد بوده است.در تحقیق دوم، نانوورق‌های گرافن اکسید مغناطیسی که با استفاده از MnFe2O4 مغناطیسی شده بودند برای حذف رنگ رودامین 6G (Rh-6G) از محلول‌های آبی به‌کار گرفته شد. جاذب تهیه شده به وسیله‌ی اسپکترومتریمادون تبدیل فوریه (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی محیطی (FESEM)، مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) و پراش پرتو ایکس (XRD) مورد بررسی و شناسایی قرار گرفت. پارامترهای تاثیرگذار بر روند حذف از جمله pH، مقدار جاذب و زمان تعادل توسط تکنیک چندمتغیره طراحی مرکب مرکزی بهینه شدند. به منظور مطالعه فرایند جذب این رنگ بر جاذب پیشنهادی، ایزوترم‌های لانگمویر، فروندلیچ، تمکین (Temkin) و دئبینین-رادوشکویچ (Dubinin-Radushkevich) مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به مقادیر R2 بدست آمده، فرایند جذب از مدل لانگمویر تبعیت کرده که به معنی انجام شدن فرایند جذب به صورت تک لایه می‌باشد. با توجه به مقادیر بدست آمده برای RL نوع جذب صورت گرفته مطلوب بوده است. برای بدست آوردن مدل سینتیکی، معادلات شبه مرتبه‌ی اول (Pseudo-first order) و شبه مرتبه‌ی دوم (Pseudo-second order) مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به مقادیر بدست آمده برای R2 و qe مدل شبه مرتبه‌ی دوم به عنوان مدل سینتیکی انتخاب شد. برای بدست آوردن متغیرهای ترمودینامیکی، معادله وانت‌هوف مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات در آنتالپی (H°?)، انرژی آزاد گیبس (G°?) و تغییرات در آنتروپی (S°?) محاسبه شدند. واکنش گرماده (exothermic) و خودبه‌خودی (spontaneous) بوده و در فصل مشترک محلول-جاذب افزایش بی‌نظمی مشاهده می‌شود.
- Abstract
- In the first work, a Nanoscale mesoporous MCM-41 adsorbent modified with Piperazine was synthesized by formation of a new bond between Nitrogen atoms presented in Piperazine structure and Silicon atoms on the internal surface of MCM-41 pores. The prepared adsorbent was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), small angle X-ray scattering analysis (SAXS) and vibrating sample magnetometer (VSM). The synthesized adsorbent was used as a new adsorbent for simultaneous extraction and preconcentration of Lead, Cadmium and Copper ions followed by determination of these three heavy metals with atomic absorption spectroscopy. Factors which were consumed to have more impact on the extraction recovery such as pH, adsorbent amount and equilibrium time were optimized using Central composite design (CCD). In the optimum condition, calibration curves in the range of 0.7-100 ?g.L-1, 0.5-100 ?g.L-1 and 0.8-100 ?g.L-1 were obtained linear for Lead, Cadmium and Copper respectively. Limits of detections (LOD) were 0.2, 0.1 and 0.25 ?g.L-1 for Lead, Cadmium and Copper respectively. Relative standard deviation (RSD) for five replicates were achieved 1.7, 1.21 and 1.06 % for Lead, Cadmium and Copper respectively. Also preconcentration factor (PF) of 33 were attained for all the three metals. To be assured of the applicability of this adsorbent it has been applied for measuring the amount of lead, cadmium and copper in real samples like tomato, cucumber, sour orange, sausage and kielbasa and recoveries 90-107 were obtained. The adsorption procedure of these metals were analyzed by Langmuir and Freundlich isotherms. Due to the values achieved for RL it is obvious that the adsorption procedure for these metals is favorable. In accordance with isotherm results, as the adsorption procedure followed Langmuir model, monolayer adsorption were performed. It is possible to conclude that the proposed adsorbent is suitable for simultaneous extraction and preconcentration of Lead, Cadmium and Copper in trace levels.In the second work, magnetic graphene oxide Nano sheets which were magnetized with MnFe2O4 were used for Rhodamine-6G (Rh-6G) removal from aqueous solutions. The prepared adsorbent were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Field emission scanning electron microscopy (FESEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and X-ray diffraction (XRD) . The significant factors which influence the removal procedure such as pH, adsorbent amount and equilibrium time were optimized using Central composite design, a multivariate technique. For investigating the adsorption procedure of this dye on the adsorbent surface, Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherms were studied. According to the results for R2, the adsorption procedure obeyed Langmuir model which means the adsorption process occurred in monolayer form. Due to the value of RL, the isotherm model is favorable.In order to obtain the kinetic model, Pseudo-first order and Pseudo-second order equations were studied. In accordance with results related to R2 and qe the Pseudo-second order model better fitted the adsorption results in this work. For achieving the thermodynamic parameters, Van't Hoff equation was analyzed. Change in Gibbs free energy (?G°), change in enthalpy (?H°) and change in entropy (?S°) were calculated. The adsorption nature was exothermic and spontaneous and there was an increase in disorder within the adsorbent-solution interface which implies the high affinity of Rh-6G on the proposed adsorbent.
