• 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

    منتظري، نگين