عنوان پایان‌نامه
جذب فلزات سنگین با استفاده از نانو لوله های کربنی عامل دار شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 905.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44086
- تاریخ دفاع
- ۰۵ اسفند ۱۳۸۸
- دانشجو
- شهاب برون
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- نانو لوله های کربنی در کنار کاربرد گسترده شان در صنایع گوناگون در تصفیه آب و پساب هم مورد توجه قرار گرفته اند. با توجه به کاربرد روز افزون فلزات در صنعت، جداسازی فلزات سنگین تخلیه شده از صنایع مختلف به آبهای زیرزمینی و پسابها با توجه به قوانین زیست محیطی، امری اجتناب ناپذیراست. در تحقیق حاضر، نانو لوله های کربنی تکدیواره سنتز شده با تجزیه کاتالیستی متان روی کاتالیست Fe/MgO بهمراه نانو لوله ای کربنی چند دیواره تجاری به سه روش گوناگون عاملدار شده و مورد آزمایشات جذب در جداسازی سرب و کادمیوم از آب قرار گرفتند. با توجه به اینکه روشهای ذکر شده در مراجع برای عاملدار کردن نانو لوله ها مبتنی بر استفاده از مواد شیمیایی سمی و خورنده است، روش عاملدار کردن با پلاسما در این تحقیق مورد توجه بوده است. سیستم پلاسما مورد استفاده از نوع تخلیه الکتریکی با مانع (DBD) میباشد. در روش اول، نانولوله ها با استفاده از روش تلقیح با گوگرد مخلوط و با شرایط مختلف پلاسمای هیدروژن و هلیوم با گروههای عاملی تیول، عاملدار شده و برای جذب انتخابی فلزات نرم بکار رفتند. نمونه های سنتز شده خصوصیات جذبی گزینش پذیر نسبت به کادمیوم نشان میدهند. در روش دوم نانو لوله ها با استفاده از کلریناسیون در اتمسفر پلاسمای هلیوم و کلروفرم فعالسازی شده و در مرحله بعد با استفاده از سونوشیمی با لیگاند دی اتیلن تری آمین عاملدار شدند. نانو لوله های عاملدار شده به این روش در مقایسه با نتایج گزارش شده، ظرفیت جذب بسیار قابل توجهی برای یونهای سرب نشان میدهند. در مرحله آخر عاملدار کردن پلاسمایی نانو لوله ها با هوا به عنوانی روشی آسان، سریع و تمیز انتخاب گردید و نانو لوله های عاملدار شده به این روش برای جذب سرب استفاده شدند. نتایج نشان میدهند نانو لوله های عاملدار شده به روش ذکر شده در مقایسه با روشهای مرسوم نظیر اسید شوئی، چه از نظر سینتیکی و چه ترمودینامیکی عملکرد بهتری دارند. نانوله های کربنی قبل از عاملدار کردن و بعد از آن با استفاده از روشهای SEM، TEM، Raman، FTIR، TPD و TPRx تعیین مشخصات شدند.
- Abstract
- Carbon nanotubes attract great attention in waste water treatment and also in other industries. Increasing in application of metals in industries and water treatment regulations make the waste water treatment an inevitable process. In this research synthesized singlewall nanotubes synthesized by chemical vapor deposition of methane on Fe/MgO catalyst and also commercial multiwall nanotubes were functionalized with there different methods and were used in separation of lead and cadmium from water. With consideration of the fact that all the functionalization methods in pervious studies require hazardous and corrosive chemicals, plasma functionalization was utilized in this research. For plasma generation a dielectric barriers discharge system was used. In the first method, CNTs were impregnated with elemental sulfur and then functionalized in helium and hydrogen plasma. These adsorbents were applied in selective adsorption of soft metal ions. The synthesized samples showed selective adsorption properties toward cadmium. In the second method CNTs were chlorinated in helium and chloroform plasma and then were linked to diethylenetriamine ligand by means of sonochemistry. These samples showed enhanced adsorption capacity in comparison to previous reports. In the third method air plasma were used as an fast and clean technique for functionalization and the adsorption properties were studied toward lead. Our results show that the air plasma functionalized nano tubes show better adsorption properties both thermodynamically and kinetically when compared to acid washed nanotubes. CNTs were characterized with SEM, TEM, Raman, FTIR, TPD and TPRx methods.
