عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر شرایط سنتز نانو ذرات مگنتیت در خواص جذبی آن بر روی بعضی از یون های موجود در پسماند های هسته ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1157.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53812
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمد سرمدی
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- در این تحقیق روش "جداسازی شیمیایی به کمک میدان مغناطیسی (MACS) " برای جداسازی یا جذب یونهای رادیواکتیو موجود در پسماندهای هسته ای استفاده شده است. این کار به منظور حذف یونهای خطرناک برای تسویه پسماند هسته ای و همچنین جداسازی یونهای مفید برای تهیه رادیو داروها صورت می گیرد. رزین های استفاده شده در این فرایند نانو ذرات مغناطیسی مگنتیت می باشند استفاده از نانو ذرات مغناطیسی، نسبت به جاذب‌های رایج با ابعاد میکرونی دارای چندین مزیت عمده می‌باشند؛ اولا اندازه ذرات نانو بوده، بنابراین به خوبی در بافت پراکنده می‌شوند، ثانیا با توجه به نسبت سطح به حجم بالا نانو ذرات، دینامیک جذب بالایی دارند که در نهایت این موجب راندمان و ظرفیت جذب بالاتر این جاذب‌ها می‌شود. همچنین ویژگی سوپر پارا مغناطیسی شرایط را برای جذب سریع آلاینده‌ها از نمونه‌های آبی با حجم بالا با اعمال میدان مغناطیسی خارجی را فراهم می‌کند. روش های گوناگون سنتز نانو ذرات باعث بوجود آمدن ساختار های متفاوتی از مگنتیت می شوند. این تفاوتها در شکل، سایز و گروه های عاملی روی سطح کریستالها مشاهده می شود. این تفاوت ها گاهی باعث بوجود آمدن اختلاف های فاحش در خواص جذبی مگنتیت می شود. در این رساله نانو ذرات مگنتیت به شش روش مختلف سنتز شده اند، سپس برای تعیین مشخصات کریستالی تحت آنالیزهای SEM، XRD و FTIR قرار گرفته اند. آنالیز SEM نشان داده قطر متوسط ذرات در تمامی روش ها نانوذرات کمتر از100نانومتر بوده اند. همچنین در روش های Solvothermal بلورینگی ذرات بهتر بود. آنالیز XRD مشخص کرد که نانو ذرات در تمامی روش های به جز روش اکسیداسیون رسوبی دارای فاز مگنتیت خاص می باشند. بررسی جذب بر روی یونهای Y(???) ،Sr(??) ،Eu(???)، Hf(???) ،La(???) ،Lu(???) ،Zr(??) ،Sm(??) نشان داد که نانو ذرات سنتز شده به روش اولتراسوند رفتار انتخابی نسبت به جذب ایتریم در مقایسه با استرانسیم دارند. بررسی¬های ایزوترم نشان داد که جذب ایتریم بر روی ذرات از ایزوترم جذب لانگمیر تبعیت می¬کند و بررسی-های دینامیک نشان داد که مدل دینامیک درجه 2 بهترین مدل برای توصیف اطلاعات جذب می باشد. بررسی دینامیک جذب مشخص نمود مقاومت انتقال جرم در فاز رزین وجود دارد و نفوذ درون ذره کنترل کننده سرعت است. در نهایت جذب ایتریم از استرانسیم در غلظت واقعی انجام پذیرفت و ایتریم تقریبا خالص بدست آمد.
- Abstract
- The surface chemistry of nano materials is of great significance in a number of industrially important processes such as separation of ore by flotation, catalysis, water purification, paper coating and pharmaceutical industry. In this work magnetite (Fe3O4) nanoparticles have been synthesized by six different methods and including Co-precipitation, Oxidation-precipitation, Hydrothermal, Solvothermal (EG-NaOH) & (EG-NaAC) AND Sonochemical method. The adsorption behavior (Kd) of the above mentioned nano materials onto some lanthanide ions in aqueous solutions were studied. Furthermore, X-ray powder diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FT-IR) techniques were employed for their characterization. The results of XRD pattern for these compounds showed that the average dimension of all magnetites less than 100 nm. The results of adsorption experiments showed that there is a large discrepancy between Kd values of lanthanis. This phenomenon can be related to the difference in the hydroxyl groups concentration of six compounds. The results of hydroxyl groups intensities obtained by infrared spectra confirmed this behavior. It should be noted that hydroxyl groups in a surface magnetite are, indeed, the reactive parts which can react with acid or base. It can be replaced by other organic or inorganic anions, adsorb protons or metal cations. A comparison of kinetic models applied to the adsorption of Y(???) ions on the adsorbents was evaluated for the pseudo first-order, the pseudo second-order, and intraparticle diffusion kinetic models, respectively. The results showed that the pseudo second-order kinetic model was correlated strongly with the experimental data well. Its adsorption performance was evaluated by the Langmuir and Freundlich for Y(???) and adsorption equilibrium data were in a good agreement with Langmuir model. Finally, after determination of optimal condition, The separation of yttrium from strontium was successfully achieved by batch method.
