عنوان پایان‌نامه
سنتز و شناسایی چارچوب آلی- فلزی و به کارگیری آن برای جذب کاتیون های فلزی از محیط های آبی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K73;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78853;کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K73;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78853
- تاریخ دفاع
- ۰۶ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- پیام عسگری
- استاد راهنما
- سید حامد موسوی
- چکیده
- چکیده در پایان نامه حاضر، سنتز و مشخصه یابی نانوچارچوب فلز-آلی بر پایه فلز نئودمیم و لیگاند 1و3و5 بنزن تری کربوکسیلیک اسید انجام شده است. نانوچارچوب مورد نظر Nd BTC (DMF) به روش سولوترمال سنتز شده است. مورفولوژی وساختار جاذب به وسیله آنالیز های پراش اشعه ایکس (XRD)، آنالیز توزین حرارتی (TG/DSC)، آنالیز FTIR، آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و جذب/واجذب نیتروژن مشخصه یابی شد. سپس امکان سنجی نانوچارچوب فلز-آلی مورد نظر برای جذب فلزات استرانسیم و سزیم توسط آنالیزهای AAS و ICP بررسی شد. نانوچارچوب متخلخل فلز-آلی برای کاربردهای زیادی مانند جذب گاز، دارورسانی، کاتالیست و . . . استفاده شده است. در این پژوهش MOF برای جذب فلزات سنگین از پساب در نظر گرفته شده است. مساحت سطح بالاییm2/g) 602 (برای چارچوب فلز-آلی سنتز شده به دست آمد. عملکرد جذب Cs و Sr جاذب تحت عوامل موثر بر آزمایش های جذب (pH اولیه محلول، زمان تماس، غلظت اولیه یون فلزی و درجه حرارت) ارزیابی شد. ماکزیمم جذب فلزات Cs و Sr به ترتیب 2096/86 و 4795/58 میلی گرم بر گرم در مدت زمان 60 دقیقه و pH برابر 8 بدست آمد. سینتیک جذب توسط مدل های شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، نفوذ درون ذره ای، الویچ و فرندلیچ اصلاح شده بررسی شد؛ در نتیجه، مدل شبه مرتبه دوم بهترین توصیف را برای جذب یون های Cs و Sr داشت. داده های تعادلی با سه مدل ایزوترم برازش شدند : لانگمویر، فرندلیچ و تمکین که مدل لانگمویر بهترین نتیجه را برای داده های تجربی داشت. پارامترهای ترمودینامیکی مانند تغییر انرژی آزاد (?G°) ، آنتالپی (?H°) و آنتروپی (?S°) محاسبه شد. مقادیر منفی بدست آمده برای ?G° نشان داد که جذب یون های Cs و Sr در تمام غلظت-های مطالعه شده به صورت خودبه خودی است. مقادیر منفی بدست آمده برای ?H° نشان داد که فرآیند جذب یون های Cs و Sr فرآیندی گرماگیر است. تغییرات مثبت ?S° نشاه دهنده افزایش بی-نظمی در لایه مرزی جامد-محلول در طی تثبیت یون ها بر روی جاذب می باشد.
- Abstract
- Abstract In this study metal organic framework (MOF) are synthesized and characterized with neodymium as a basic metal and benzenetricarboxylic acid (BTC) as a ligand with solvothermal method. The morphology and structure of the obtained adsorbent are characterized by XRD, FTIR, SEM, TG/DSC, and nitrogen adsorption/desorption methods. Then the feasibility of nano metal-organic framework, to sorption strontium and cesium are determined by ICP analysis. Nano porous metal-organic framework is used for many application like adsorption gases, drug delivery, Catalysis and etc. in this study MOF is considered application of adsorption heavy metal in waste water. The high surface area of 602 m2/g are obtained for synthesized MOF. The adsorption performance of product is evaluated by Cs and Sr ions adsorption experiments considering the influencing factors (initial solution pH, contact time, initial metal ion concentration and temperature). The maximum absorption of Cs and Sr, respectively 86/2096 and 58/4795 metals mg g for 60 min and pH 8, respectively. The kinetic data are analyzed by the pseudo-first-order , pseudo-second order, intraparticle diffusion, Elovich and modified Freundlich kinetic models; consequently, the pseudo-second-order model is the best to describe the adsorption of Cs and Sr ions. The equilibrium data are fitted to the three isotherm models: Freundlich, Langmuir and Temkin, and as a result the Langmuir model produced the best fit for the experimental data. Thermodynamics parameters such as change in free energy (?G°), enthalpy (?H°) and entropy (?S°) were also calculated. The negative values obtained for ?G° indicated that the sorption of Cs and Sr ions on MOF was spontaneous at all studied concentrations. The negative values obtained for ?H° indicated that the sorption of Cs and Sr ions is an endothermic process. The reasons of positive ?S° are the increasing of randomness at the solid–solution interface during the fixation of ion on the adsorbent surface.
