No category

پایان نامه با کلید واژگان پیوند دوگانه، شهرک صنعتی، دسته بندی، دینامیکی

دسامبر 1, 2018

در ابعاد ذرات غیر نانو، تنها مراحل مقدار جاذب و زمان تماس لازم شد که بهینه شوند. آزمایش‌ها نیز‌این پدیده را نشان دادند. مسئله‌ی اساسی در به کار بردن نانوژل به عنوان جاذب در جداسازی آن می‌باشد، با توجه به‌این که مواد نانو ساختار اساساً تشکیل سوسپانسیون نداده و ذرات جامد نانوساختار به شکل ژل در داخل مایع، به صورت لخته تشکیل کلونی می‌دهند، لذا‌این امر به عنوان یک خاصیت مهم و مفید در به کار بردن شکل نانوژل از جاذب مورد توجه قرار گرفت، علاوه بر آن با توجه به‌این که نانو فیبر‌های سلولزی زمانی که از روزنه ای جریان پیدا می‌کنند، به دلیل انباشت نانوفیبر‌ها روی هم، یک شبکه‌ی منسجمی‌تشکیل می‌دهند که نقش فیلتر را بعد از فرآیند جذب‌ایفا می‌کنند، به همین دلیل می‌توان خود فیلترینگ۷۹ را بر روی‌این دسته از مواد گذاشت.‌این شبکه‌ی بسیار منسجم همانند رشته‌های مو در کنار هم عمل می‌کنند، و به رشته‌های دیگر اجازه‌ی عبور نمی‌دهند، بنابراین بعد از فرآیند جذب با استفاده از نانوژل، زمانی که جداسازی جاذب از محیط آبی می‌خواهد صورت گیرد، خود فیلترینگ صورت می‌گیرد.
۴-۳ شکل‌‌شناسی۸۰ (شکل‌شناسی یا ریخت‌شناسی جاذب)
برای بررسی شکل و اندازه و همچنین یکنواختی سطح و ظاهر جاذب و ذرات جاذب (هم شکل اول و هم شکل دوم) از میکروسکوپ الکترونی استفاده گردید، منتها برای نانوژل به دلیل جامد نبودن، از میکروسکوپ الکترونی عبوری۸۱ استفاده گردید. شکل‌های ۴-۱ تا ۴-۳و ۴-۶ تا ۴-۹. نشان دهنده‌ی شکل دوم جاذب است که با بزرگ نمایی‌های مختلف گرفته شده اند. چنانچه از شکل‌ها پیداست تخلخل بالایی در جاذب وجود دارد اندازه حفرات به چندین ۸۰۰-۹۰۰ نانومتر می‌رسد،‌این امر یکی از پارامترهای مهم مثبت جاذب می‌باشد. علاوه بر‌اینکه ساقه‌ی گیاه دارای حفرات بسیار می‌باشد، خود دیواره‌ی حفرات نیز بسیار متخلخل می‌باشند که‌این امر در شکل ۴-۳. به‌خوبی نشان داده شده است.
شکل ۴- ۱۲. تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه‌ی جاذب به کار رفته با بزرگنمایی ۱۰۰۰برابر
شکل ۴- ۱۳. تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه‌ی جاذب به کار رفته با بزرگنمایی ۱۰هزار برابر
شکل ۴- ۱۴. تصویر میکروسکوپ الکترونی مربوط به جاذب، با بزرگ نمایی۱.۵k
شکل ۴- ۱۵ . تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) مربوط به نانو ساختار جاذب نانوژل با بزرگ نماییK30
از آن جایی که ساختار گیاهان به صورت ساقه ای است و باید استحکام لازم را داشته باشند، لذا در آفرینش گیاهان برای محکمی‌و استحکام، ماده ای به نام لیگنین قرار داده شده، نقش لیگنین که در شکل ۴-۱۶. مشاهده می‌شود، چهارچوب بودن برای بدنه‌ی اصلی می‌باشد.‌این کار مانع از خمش و نرم شدن گیاه در زمان رشد و نمو و بعد از آن می‌شود و باعث می‌شود که گیاه همواره برافراشته بماند. لیگنین به عنوان سخت ترین عنصر گیاه مانع از رسیدن رنگ به مکان‌های جذب می‌شود. در کار حاضر بعد از تبدیل جاذب به شکل نانوژل یکی از موانعی که از عبور آلودگی رنگی جلوگیری می‌کرد، برداشته شد.
شکل ۴- ۱۶. مدل لیگنین و سلول گیاهی که دسترسی به سلولز سخت می‌باشد[۸۴].
برای نانو ساختار‌کردن جاذب، مقداری از آن به شکل نانوژل تبدیل شد، در‌این حالت ذرات کاملا یکنواخت و اندازه ذرات بسیار کوچکتر شده و حفرات از بین رفتند، شکل ۴-۱۱. یکنواختی را در رسیدن به جاذب نانوژل نشان می‌دهد. به‌خوبی از روی شکل ۴-۱۶. می‌توان دریافت که فیبر‌ها و الیاف سلولزی در خاکشیر به صورت تنیده به هم و بافته می‌باشند که همان لیگنین بوده و‌این تنیدگی رسیدن جذب‌شونده را به حفره‌های داخلی سخت می‌کند. شکل ۴-۱۵ و ۴-۱۶ الیاف سلولزی را که به صورت منظم و همچون پارچه بافته شده در کنار هم قرار گرفته‌اند با بزرگ نمایی ۶هزار برابر را نشان می‌دهد. بعد از اسید دار کردن جاذب، همانطور که در شکل ۴-۱۸. و ۴-۱۹ مشاهده می‌شود، مقداری از لیگنین جاذب از بین رفت و‌این عامل نیز در جذب بهتر تأثیر گذار شد. با نانو ساختار‌کردن جاذب، دسترسی آسان جاذب و جذب‌شونده به هم میسر شد.
شکل ۴- ۱۷. الیاف سلولزی که به صورت منظم در کنار هم قرار گرفته‌اند با بزرگ نمایی۲.۵K
شکل ۴- ۱۸. الیاف سلولزی که به صورت منظم و همچون پارچه بافته شده در کنار هم قرار گرفته‌اند با بزرگ نمایی۶K
شکل ۴- ۱۹. تصویر میکروسکوپ الکترونی جاذب نوع اول، بعد از ازاینکه توسط ماده افزودنی اسید کلریدریک ۱مولار و زمان ماند ۱ ساعت به همراه همزن مغناطیسی با دور rpm 360 خوابانده شد، با بزرگ نمایی ۳۵۰ برابر
شکل ۴- ۲۰. تصویر میکروسکوپ الکترونی جاذب نوع اول، بعد از ازاینکه توسط ماده افزودنی اسید کلریدریک ۱مولار و زمان ماند ۱ ساعت به همراه همزن مغناطیسی با دور rpm 360 خوابانده شد، با بزرگ نمایی K 1.5
۴-۴ آزمایش FTIR برای بررسی گونه‌های موجود در ساختمان شیمیایی جاذب
ساختمان جاذب تهیه شده از طریق طیف FTIR بررسی شد. طیف سنج FTIR اطلاعات مهمی‌درباره گونه‌ها و بنیان‌های موجود در ساختار پلیمر زیستی و انواع کامپوزیت‌ها ارائه میدهد. نتایج طیف‌ سنجی‌ها در شکل‌های ۴-۱۰. تا ۴-۱۲. نشان داده شده اند، تمامی‌طیف‌ها در محدوده cm-1 4000-500 بررسی شدند. از روی اطلس FTIR مواد می‌توان تمامی‌پیک‌ها را شناسایی کرده و دسته بندی کرد.
۳نمونه از جاذب مورد تست FTIR قرار گرفت که که عبارت بودند از:
* نمونه ۱: خاکشیر بدون ارتقا یافته با اسید
* نمونه ۲: خاکشیر ارتقا یافته با اسید
* نمونه ۳: جاذب بعد از جذب رنگ بریلیانت‌گرین
همانطور که در شکل‌های ۴-۳. تا ۴-۱۰ دیده میشود با اسیدی‌کردن جاذب، بار منفی بر روی جاذب‌ایجاد شد و‌این امر موجب شد که رنگ کاتیونی به‌خوبی بر روی جاذب جذب شود و به‌این طریق سرعت جذب افزایش یابد. برای جاذب بدون ارتقاء‌، همانطور که در شکل ۴-۱۰. نشان داده شده‌، پیک‌هایی‌ایجاد شد که در‌این جا،‌این پیک‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند.
پیک مربوط به cm-1716 نشان دهنده‌ی گروه C-H82 میباشد که به حلقه بنزن متصل است. پیک‌های cm-11063.3 مربوط به لرزش پیوند دوگانه کربن-کربن موجود در حلقه‌ی آروماتیک است C=C83 که به طور دقیق‌تر مربوط به ۲-متوکسی ۲-فنیل اتانول می‌باشد۸۴،cm-1 1256 مربوط به پیوند C-H داخلی۸۵ ویا ترکیبات سیلیس است و cm-1 1649.6 مربوط به گروه آب جذب شده است، cm-1 1749.9 مربوط به پیوند کربن اکسیژن در گروه کربونیل می‌باشد C=O86 [85]، البته باید توجه داشت که در محدوده ۳۳۰۰ تا ۳۴۰۰ نیز‌این گروه پیک تولید می‌کند ولی به حدی ضعیف است که قابل تشخیص نیست، cm-1 2937.8 مربوط به گروه ۴کربنی۸۷ می‌باشد که با‌هالوژن‌های کلر یا برم پیوند برقرار کرده اند۸۸، ۱ cm-3431.5 مربوط به پیوند O-H آب جذب شده بر روی جاذب است۸۹‌، cm-1 3863.5 مربوط به پیوند C-H خارجی۹۰، میباشد.
شکل ۴- ۲۱. طیف FTIRشکل دوم جاذب بدون ارتقاء با اسید
cm-1 616 مربوط به وجود هیدروکسید منیزیم و آلومینیم می‌باشد که احتمالاً به دلیل وجود کارخانه‌های گچ سمنان، به صورت ذرات ریز در نمونه حضور پیدا کرده است، (یک علت دیگر شاید به وجود هیدروکسید منیزیم و آلومینیم در اسید کلریدریک تهیه شده از شرکت کلران باشد که در شهرک صنعتی سمنان واقع است.) cm-1 1071 مربوط به پیوند C-O در ساختار پلی ساکارید می‌باشد۹۱، cm-11510 مربوط به پیوند C-C در حلقه‌ی آروماتیک است۹۲، cm-11649 مربوط به گروه آب جذب شده است، cm-11749 مربوط به پیوند کربن اکسیژن در گروه کربونیل می‌باشد، cm-1 2151 مربوط به پیوند کربونیل که بر روی هیدروکسیل جذب شده است[۸۶]، cm-12907 مربوط به پیوند C-H گروه دی متیل سلسیل است۹۳، cm-1 3408.4 مربوط به پیوند کلر در CHCl3 می‌باشد که در اثر خواباندن جاذب در اسید کلریدریک بوجود آمده است۹۴[۸۷]، cm-13770 مربوط به پیوند هیدروکسیل در ساختار AlOH و یا پیوند اکسیژن-هیدروژن مربوط به رطوبت می‌باشد.
شکل ۴- ۲۲. طیف FTIR جاذب بعد از خواباندن در اسید کلریدریک ۱مولار
cm-1 685.4 مربوط به پیوند C-H خارجی۹۵، cm-1 1071 مربوط به پیوند C-O در ساختار پلی ساکارید می‌باشد ۹۶، cm-1395 مربوط به پیوند O-H97، cm-11649 مربوط به مربوط به گروه آب جذب شده است ۹۸، cm-11734 مربوط به پیوند کربن اکسیژن در گروه کربونیل می‌باشد [۸۸]، cm-12367 مربوط به پیوند C?N99‌، cm-12930 مربوط به پیوند C-H خارجی، cm-1 3439 مربوط به پیوند O-H خارجی، cm-13770 مربوط هیدروکسیل در ساختار AlOH و یا پیوند اکسیژن-هیدروژن مربوط به رطوبت می‌باشند.
شکل ۴- ۲۳. طیف FTIR جاذب ارتقاء داده شده بعد از جذب رنگ
بعد از حذف، به دلیل قدرت جذب بالای جاذب، زمانی که به محلول پالاییده شده نگاه می‌شد، رنگ جذب شده به راحتی بر روی جاذب دیده می‌شد، شکل ۴-۲۴ نشان دهنده‌ی آلودگی رنگی جذب شده بر روی جاذب است.
شکل ۴- ۲۴. تصویر جاذب بعد از جذب آلودگی رنگی از محیط آبی
۴-۵ تخمین پارامتر‌های ترمودینامیکی
۴-۵-۱ مدل سنتیک شبه درجه اول
مدل سنتیک شبه درجه‌ی اول برای فرآیند جذب سطحی بررسی شد. شکل ۴-۲۵. از روی داده‌های جذب رنگ توسط دو شکل از جاذب بدست آمد، برای رسم شکل ۴-۲۵. مقادیر زمانی (t) برحسب log(qe-qt) انتخاب و رسم گردیدند و از روی شیب نموداری که برای داده‌ها برازش شد و با استفاده از معادله‌ی ۳-۴. مقادیر مربوط به qe بدست آمد که در مقایسه با مقادیر بدست آمده از آزمایشات تفاوت فاحشی وجود داشت. بنابراین با توجه به‌این اختلاف،‌این مدل از سنتیک، سرعت جذب رنگ بریلیانت‌گرین را خوب توصیف نکرد‌، به همین دلیل‌این مدل انتخاب نمی‌شود.
شکل ۴- ۲۵. برازش داده‌ها برای مدل سنتیکی شبه درجه اول.
۴-۵-۲ مدل سنتیک شبه درجه دوم
مدل سنتیک شبه درجه دو نیز برای داده‌های آزمایش بررسی گردید. شکل ۴-۲۶. برای داده‌های جذب رنگ توسط دو شکل از جاذب بدست آمد و برای رسم شکل ۴-۲۶. مقادیر زمانی (t) برحسب t/qt رسم گردیدند و از روی شیب نمودار برازش شده و با توجه به معادله‌ی ۳-۴. مقادیر مربوط به qe بدست آمد که در مقایسه با مقادیر بدست آمده از آزمایشات تطابق خوبی نشان داد. بنابراین با توجه به نتایج،‌این مدل از سنتیک، سرعت جذب رنگ بریلیانت‌گرین را خوب توصیف کرد‌، به همین دلیل‌این مدل انتخاب شد. با توجه به‌این مدل، پارامتر h نشان دهنده‌ی نرخ جذب در لحظات اولیه است که برای شکل نانوژل جاذب فوق العاده بالا و در حدود ۱۰هزار میلی‌گرم به ازای هر گرم جاذب در هر دقیقه بود(mg/(g.min)10000)‌این مقدار در مقابل نرخ جذب شکل دوم جاذب که در ابعاد میکرو به کار رفت، در حدود ۱۴۲۸.۲۵ میلی‌گرم به ازای هر گرم جاذب در هر دقیقه

No Comments

Leave a Reply