No category

پایان نامه ارشد رایگان با موضوع دانه بندی، اقتصاد کشور، دانش بنیان، محیط زیست

دسامبر 1, 2018

صافی الیافی پارچه ای با منفذهای فوق العاده ریز عمل می‌کنند، به بیان دیگر برای فیلتر‌کردن بعد از عملیات جذب و حذف نانو فیبر سلولز، خود مواد برای عبور ذرات و الیاف مجاورشان به عنوان فیلتر عمل می‌کنند. علاوه بر آن به دلیل لخته شدن، مواد نانوساختاری که به صورت جامد در سیستم مایع پراکنده می‌شوند، براحتی می‌توانند جداسازی شوند(برخلاف سیستم‌ها کلوئیدی که زمان بر روی ته نشینی آن‌ها تأثیر ندارد یا سیستم‌های سوسپانسیونی که نیازمند زمان طولانی برای ته نشینی می‌باشند).
شکل ۳- ۵. تبدیل فیبر سلولز آلفا به نانوژل سلولز
شکل ۳- ۶. توزیع ذرات در نانو فیبر سلولز تبدیل شده توسط شرکت دانش بنیان نانو نوین پلیمر[۷۰]
امروزه نانومواد در تحقیقات و صنعت اهمیت روزافزونی پیدا کرده‌اند و شرکت‌های متعددی از کشورهای مختلف در تلاشند با دستیابی به دانش و بومی‌سازی تولید، نانومواد را وارد چرخه اقتصاد کشورشان نمایند که نتیجه‌این کوشش افزایش تولید ده برابری تولید نانومواد در دهه گذشته بوده‌است (۲۳۰هزار تن در سال ۲۰۱۱). سنتز باکتری یکی از روش‌های پایین به بالای تولید نانوسلولز است که در دنیا استفاده می‌شود. توزیع قطری نانوفیبرهای تولید شده توسط باکتری ۲۰ تا ۹۰ نانومتر با متوسط قطری حدود ۴۵ نانومتر است. نانوکیتین، نانوکیتوسان و نانوپلیمرهای زیستی دیگر در کشور‌ایران، در مراحل ابتدایی تولید بوده ‌و به زودی توسط تولید کنندگان به بازار کشور عرضه خواهند شد[۷۰].
۳-۶ شرایط آزمایشگاه :
شرایط آزمایشگاه مرکز تحقیقات محیط های متخلخل در دادنشگاه سمنان زمانی که‌این آزمایشات انجام می گرفت به صورت زیر بود:
فشار ۸۹.۴ کیلوپاسکال
دمای متوسط ۲۸.۵ درجه .
به دلیل‌اینکه نور خورشید دارای اشعه‌ی فرابنفش بوده و به نوعی رنگبری‌ایجاد می‌کند، به همین دلیل در محیط آزمایشگاه تلاش بر‌این شد که محیط قرار گرفتن تمامی‌نمونه‌های رنگ، به دور از نور خورشید باشند.
۳-۷ تجهیزات و دستگاه‌ها
دستگاههای به کار رفته در آزمایش‌های مورد نیاز در‌این تحقیق در جدول (۳-۲) بیان شده‌است. با توجه به محدودیت‌های بهداشت، محیط زیست و‌ایمنی۶۳، امکانات و تجهیزات لازم، بخصوص در مورد ذرات نانو ساختار، تهیه و آسیاب‌کردن جاذب‌ها بعد از مرحله‌ی رسیدن به مش ۶۰ الی۵۰، به شرکت نانو نوین پلیمر واگذار شد. بسته‌ی حاوی ۱۰۰گرم از مش بندی بین ۶۰ الی ۵۰، به آدرس شرکت ارسال شد و پس از تبدیل آن به نانوژل، محصول نانو ساختار شده و تبدیل شده به نانوژل، تحویل گرفته‌شد.
جدول ۳- ۲. مشخصات دستگاههای مورد استفاده
نوع دستگاه
کشور سازنده
مدل
کاربری جهت
اسپکترسکوپ۶۴
انگلیس
UNICO 2100
اندازه‌گیری میزان جذب طیف خاص نور مرئی
الک‌های فلزی استاندار
ایران
تک آزما
مش بندی و دانه بندی جاذب‌ها
آسیاب پره‌ای
ایران
پارس خزر-۳۲۰ وات
آسیاب جاذب و تبدیل به ابعاد ریزتر(تا مش۶۰)
آسیاب سوپر دیسکی
ژاپن
Kasuko
آسیاب جاذب تولید شده و تبدیل به ژل نانو ساختار
ترازوی دیجیتال
ژاپن
Helmer- FR200
توزین
میکروسکوپ الکترونی ۶۵
ژاپن
Hitach s4160 japan
ساختار‌شناسی۶۶
طیف سنج۶۷
انگلیس
Perkin Elmer-
petctrun one
تعیین ساختمان شیمیایی
دستگاه pH متر
ایران
Bench Top BehinehSAT
اندازه‌گیری pH
دستگاه سانتریفیوژ
ایران
۱۰۰۰rpm-600W
جداسازی ذرات از محلول
آون
ایران
۱۳۰۰W-20A- سپهر-آزما
خشک کردن
همزن مغناطیسی۶۸
آلمان
Helmer-MK20
اختلاط و حرارت دادن
۳-۸ مواد لازم
در جدول ۳-۳. اسامی‌و مشخصات تمام مواد مصرفی مورد استفاده در‌این تحقیق آورده‌شده‌است. در تمام مراحل آزمایش از آب مقطر دوبار تقطیر شده‌استفاده‌شد. برای بهتر و دقیق‌تر شدن آزمایش‌ها از اتانول ۹۸% برای شستشوی سل‌های اسپکتروسکوپ استفاده ‌شد تا هیچ گونه آلودگی رنگی بر روی شیشه‌ها بر جای نماند،‌این کار به دلیل حساسیت بالای دستگاه اسپکتروسکوپ ضروری بود. برای شستشوی سایر ظروف و تهیه محلولها از آب دوبار تقطیر استفاده‌شد. جذب در دمای محیط بررسی‌شد و برای بدست‌آوردن‌ایزوترم جذب، دماهای مختلف بررسی‌شدند.
جدول ۳- ۳. اسامی‌و مشخصات مواد مورد استفاده
ماده
فرمول یا نام اختصاری
شرکت سازنده
کاربرد
کلریدریک اسید(۳۴%)
HCl
شرکت کلران
اسیدی کننده‌ی محیط جذب و جاذب
نیتریک اسید
HNO3
Merck
اسیدی کننده‌ی محیط جذب و جاذب
آب DM
H2O
تهران بهین
شستشو و ساخت محلول
سدیم هیدروکسید
NaOH
Merck
ایجاد محیط بازی برای جذب
رنگ‌های (محلول در آب)
بریلیانت‌گرین C27H33N2.HO4S
Merck
تهیه‌ی محلول‌های رنگی
Allura Red
C18H14N2Na2O8S2
Merck
Indigo
C16H10N2O2
Merck
Erioglaucine
Merck
Erythrosine
Merck
از آنجایی که برای اندازه‌گیری جذب طیف‌های نوری هر رنگ، به طول موج ماکزیمم جهت تنظیم دستگاه در آن طول موج احتیاج بود، طول موج‌های حداکثر نیز در آزمایشگاه آنالیز دانشکده‌ی شیمی‌دانشگاه سمنان بدست آمد که در جدول ۳-۴. آورده‌شده‌است.
جدول ۳- ۴. جدول رنگ‌ها و طول موج‌های حداکثر مربوط به هر رنگ
?max -طول موج حداکثر(µm)
رنگ
۶۰۹.۵
Indigo
۵۲۶.۵
Erythrosine
۵۰۵.۵
Allura red
۶۲۴.۵
Brilliant green
۶۲۹.۵
Evigiau ciane
۳-۹ روش آماده‌سازی جاذب
۳-۹-۱ تهیه‌ی جاذب و مش بندی آن
برای تهیه‌ی جاذب با دانه بندی در محدوده‌ی بین مش‌های ۳۰، ۳۵، ۴۰، ۶۰، که حدوداً اندازه‌های میکرو و میلی متر را پوششمی‌دادند، ابتدا ساقه‌های بدست آمده، شسته ‌شد تا هرگونه غبار و آلودگی‌های آن از بین بروند. پس از خشک‌کردن کامل ساقه‌ها، توسط آسیاب برقی، ساقه‌های بدست آمده به اندازه‌های کوچک‌تر تبدیل شد و با استفاده از الک‌های موجود به شماره‌های استاندار ۳۰، ۳۵، ۵۰ و۶۰، دانه‌بندی جاذب انجام‌پذیرفت. برای بخش‌های از آزمایش که نیاز به جاذب با خاصیت اسیدی بود، مقدار گرم مناسب از جاذب مورد نظر در کلریدریک اسید ۱مولار و نیتریک اسید ۱مولار به مدت ۱ساعت توسط همزن مغناطیسی، هم زده‌شد(جاذب در اسید خوابانده شد).
۳-۹-۲ تهیه جاذب خاکشیر در ابعاد نانو با استفاده از آسیاب فوق ریز کننده‌ی دیسکی
برای تهیه‌ی نانوژل از روش بالا به پایین استفاده‌شد. در تولید مواد نانو ساختار از دو روش استفاده می شود که عبارت از روش پایین به بالا که توسط دستگاه های ریسندگی و با دستگاه های ویژه انجام می شود و روش دیگر استفاده از روش بالا به پایین است که عبارت‌اند از تبدیل اندازه های ماکرو به ابعاد نانو است. در‌این تحقیق از‌این روش استفاده شد و دستگاهی که به کار رفت، سوپرآسیاب دیسکی بود.
در تهیه‌ی نانوژل جاذب، دو مرحله آسیاب و خردسازی لازم بود، در آسیاب اول ابتدا ۱۰۰گرم از جاذب را تهیه کرده و تمام آن به مش بندی با ذرات کوچکتر از ۶۰ تبدیل شد تا برای انتقال به سوپر آسیاب آماده شود. مرحله‌ی دوم آسیاب استفاده از آسیاب سوپر دیسکی ژاپنی بود که مرحله‌ی حساسی به حساب می‌آمد، به دلیل فشار بالایی که در تبدیل اندازه‌ی مش ۶۰ به ابعاد نانو برای سوپر آسیاب دیسکی بوجود می‌آمد، خوراک دهی به آسیاب به آرامی‌انجام پذیرفت و بیشتر خوراک ورودی به‌این آسیاب به همراه آب DM (دوبار تقطیر) وارد شد تا مواد جامد سخت و گرد و خاک موجود در جاذب که بعد از مرحله‌ی شستشو امکان داشت داخل حفرات جاذب باقی بمانند، به دیسک‌های چرخان آسیبی نرساند. فاصله‌ی دو صفحه‌ی دیسک در‌این دستگاه بسیار نزدیک به هم است و دو دیسک در خلاف جهت هم و حدوداً با سرعت rpm1500 حرکت می‌کردند، بنابراین هرگونه نامتعادلی در زمان چرخش و اجسام خیلی سخت باعث آسیب به دیسک‌ها می‌شد. تمامی‌مواد آسیاب شده از مرحله‌ی اول آسیاب بایستی به اندازه ای می‌رسید که از مش۶۰ عبور می‌کرد. با احتساب اتلافی که در مرحله‌ی دوم آسیاب به دلیل اندک بودن خوراک وجود داشت، حدود ۲۰۰ گرم نانوژل تولید شد که برای انجام تمام آزمایش‌ها کافی بود.
برای افزایش جذب و ارتقاء جاذب، جاذب تهیه‌شده در محدوده‌ی مش بندی ۳۵M30 در اسید کلریدریک ۱مولار به مدت ۱ساعت بر روی همزن با دور rpm360 قرار داده‌شد، تا کانون‌های موجود برای جذب فعال شوند. برای انجام آزمایش‌های مربوط به مرحله‌ی ابعاد نانو، از نانوژل استفاده‌شد که به دلیل شامل بودن آب برای‌این نوع جاذب، بایستی درصد آب برای‌این حالت مشخص می‌شد که آزمایشات مربوط به درصد آب انجام شد، به‌این صورت که مقدار گرم معلومی‌از نانوژل داخل شیشه ساعتی توزین شده و در داخل آون با دمای ?C70 به مدت ۱۲ ساعت قرار داده‌شد. مقدار درصد آب به کار رفته در نانوژل ۹۰% بدست آمد که با درصد آب افزوده‌شده در شرکت نانو نوین پلیمر کاملا تطابق داشت.
۳-۱۰ تهیه‌ی محلول رنگ به عنوان پساب رنگی
برای‌ایجاد محیط فرضی دارای آلودگی رنگی و برای داشتن یک محلول مادر که از روی آن محلول‌های بعدی تهیه گردد، ابتدا مقداری از رنگ پودری و پایه آبی بریلیانت‌گرین، توزین شده و در داخل مقدار کمی‌آب ریخته‌شد، بعد از حل کردن، با استفاده از آب بدون یون، یا آب DM یا دوبار تقطیر، محلول داخل ظرف به حجم ۵۰۰سی سی رسانده‌شد. بعد از آن برای تهیه‌ی محلول‌های با ppm کمتر، از‌این محلول استفاده‌شد. با توجه به‌اینکه مقدار ppm100برای حذف خیلی غلظت بالایی بود و دستگاه اسپکتروفوتومتر توانایی تشخیص و اندازه‌گیری آن را نداشت و تفاوتی بین مقدادیرppm100 و ppm 50 را نمی‌توانست بیان کند، بنابرین ppmهای کمتر تهیه‌شدند تا کارآیی جاذب برروی آن‌ها بررسی شود. رنگ بریلیانت‌گرین به دلیل خاصیت کاتیونی که داشت بر روی سطوحی همچون شیشه می‌چسبید، به همین خاطر در تمام طول آزمایش برای جلوگیری از‌ایجاد خطا و حذف خطا، تمام شیشه‌ها و ظروفی که در تست‌ها استفاده می‌شدند، توسط اتانول خالص شستشو داده‌شد و بعد خشک گردید.
سل‌های دستگاه اسپکتروسکوپ از ابزار بسیار حساس در طول آزمایش‌ها بودند که حتما بایستی شفاف نگه داشته می‌شدند، به همین خاطر شستشوی کامل سل‌ها طوری انجام شد که تمام دیواره‌های سل‌ها بویژه دو دیواره ای که در مسیر پرتو نوری تابیده‌شده از منبع نوری قرار می‌گرفتند کاملا تمیز و خشک شوند. برای تهیه‌ی محلول رنگ با غلظت ppm100، مقدار ۰.۰۵ گرم از رنگ بریلیانت‌گرین در داخل مقداری آب حل شده و پس از آن به حجم cc500 رسانده‌شد تا محلول ppm100حاصل شود. از آنجایی که از انحلال کامل رنگ بایستی اطمینان حاصل می‌شد، بنابراین محلول حاصل توسط مگنت‌های مغناطیسی به مدت ۲۰ دقیقه همزده‌شد. برای تهیه‌ی محلول‌های با غلظت کمتر، از محلول مادر مقادیر لازم برداشته‌شده و با استفاده از بالن ژوژهcc50 یا

No Comments

Leave a Reply