شماره ركورد
24934
شماره راهنما
NANO2 125
عنوان
سنتز هيدروژل نانوكامپوزيت بر پايه كيتوسان براي حذف فلزات سنگين از آبهاي آلوده
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
نانو شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/06/26
صفحه شمار
93 ص .
استاد راهنما
دكتر عباس رحمتي , دكتر محمدرضا ايرواني
كليدواژه فارسي
هيدروژل نانوكامپوزيت , كيتوسان , جذب سطحي , فلزات سنگين , پرليت , ميزان جذب فلز
چكيده فارسي
آب بهعنوان يك منبع ضروري براي ادامه حيات، در معرض تهديد دائمي آلودگي ناشي از فلزات سنگين است. در حال حاضر، استفاده از هيدروژلهاي پليساكاريدي بهعنوان جاذب در تصفيه آب آشاميدني و تصفيه فاضلاب بهطور گسترده مورد مطالعه قرار گرفتهاند. در سالهاي اخير، كيتوسان بهدليل در دسترس بودن گسترده، زيستسازگاري مطلوب، قابليت جذب بالا، زيستتخريب پذيري و محصولات تخريبي غيرسمي بهعنوان ماده خام هيدروژلهاي پليساكاريدي مورد توجه زيادي قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، بررسي هيدروژل مبتني بر كيتوسان با قابليت جذب مطلوب در حذف كاتيونهاي فلزي كادميم، نيكل و تاليم از محلول آبي است. در اين تحقيق، هيدروژل نانوكامپوزيت با تركيب پوسته انار بهعنوان پركننده، نانوپرليت اصلاحشده بهعنوان تقويتكننده، پليمر سنتزي پليسوكسينايميد براي پليمريزاسيون پيوندي بر روي بستر كيتوسان و سيتريكاسيد در نقش اتصالدهنده عرضي سبز در پليمر شبكهاي توليد شده بر پايه كيتوسان و كربوكسي متيلسلولز مورد استفاده قرار گرفتند و هيدروژل نانوكامپوزيت CMC@Per-C3SO3- NH3+ CS-g-(PSI)/PP سنتز شد. اين هيدروژل با استفاده از روشهاي تجزيه گرما-وزنسنجي (TGA)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، طيف سنجي مادون قرمز (FT-IR)، مساحت سطح ويژه (BET)، پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) و رزونانس مغناظيسي هسته (NMR) مورد شناسايي قرار گرفت. همچنين مقادير بهينه اجزاي تشكيلدهنده براي تهيه جاذب و پارامترهاي آزمايشگاهي از جمله غلظت اوليه يونهاي فلزي، زمان تماس، pH، دما و گزينشپذيري مورد بررسي قرار گرفتند. ظرفيت جذب هيدروژل به ترتيب به 547.61، 464.35 و 448.52 ميليگرم بر گرم براي Cd2+، Ni2+ و Tl+ درشرايط بهينه رسيد. براي توصيف ايزوترمهاي جنبشي و سينتيك جذب بهترتيب از مدلهاي لانگموير و شبه درجه دوم استفاده شد و مطالعات ترموديناميكي نشان داد كه جذب، فرآيندي گرماده و خودبهخودي براي هر سه فلز است. علاوهبراين، آزمايشهاي قابليت استفاده مجدد نشان داد كه هيدروژل ظرفيت جذب خوبي را براي تمام يونهاي فلزي پس از پنج چرخه حفظ كرده است.
كليدواژه لاتين
Nano-Composite Hydrogel , Chitosan , Adsorption , Heavy Metals , Perlite , Metal Adsorption Capacity
عنوان لاتين
Synthesis of chitosan-based hydrogel nanocomposite for removal of heavy metals from polluted water
گروه آموزشي
نانو فناوري
چكيده لاتين
Water, as an essential resource for sustaining life, is under constant threat from pollution caused by heavy metals. Recently, polysaccharide hydrogels have been extensively studied as adsorbents in drinking water purification and wastewater treatment. In recent years, chitosan has attracted considerable attention as a raw material for polysaccharide-based hydrogels due to its wide availability, biocompatibility, high adsorption capacity, biodegradability, and non-toxic degradation products. The aim of this study was to investigate a chitosan-based hydrogel with favorable adsorption capacity for removing cadmium, nickel, and thallium cations from aqueous solution.
In this study, a nanocomposite hydrogel was synthesized using pomegranate shell as a filler, modified Nano silica as a reinforcing agent, a synthetic polymer poly (sodium styrene sulfonate) for covalent graft polymerization on the chitosan substrate, and citric acid as a green crosslinker in a chitosan-based networked polymer, along with carboxymethyl cellulose. The resulting nanocomposite hydrogel was designated as CMC@Per-C3SO3-NH3+CS-g-(PSI)/PP. This hydrogel was characterized using thermogravimetric analysis (TGA), field emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), infrared spectroscopy (FT-IR), specific surface area (BET), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and nuclear magnetic resonance (NMR). Optimal component concentrations for preparing the adsorbent and experimental parameters including initial metal ion concentration, contact time, pH, temperature, and selectivity were also investigated.
The adsorption capacities of the hydrogel reached, in the optimal conditions, 547.61, 464.35, and 448.52 mg g⁻¹ for Cd²⁺, Ni²⁺, and Tl⁺, respectively. To describe the kinetic and isotherm behavior, the Langmuir and pseudo-second-order models were respectively employed, and thermodynamic studies indicated that adsorption is an endothermic and spontaneous process for all three metals. Furthermore, reuse tests showed that the hydrogel maintained good adsorption capacity for all metal ions after five cycles.
تعداد فصل ها
3
فهرست مطالب pdf
143483
نويسنده