شماره ركورد
25791
شماره راهنما
CHE3 269
عنوان
نمك زدايي آب با استفاده از غشاهاي نانوكامپوزيت الكتروريسي شده حاوي چارچوب هاي فلز-آلي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
شيمي- شيمي معدني
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/11/08
صفحه شمار
159 ص .
استاد راهنما
شهرام تنگستاني نژاد , مجيد مقدم
استاد مشاور
ولي اله ميرخاني , ايرج محمدپوربلترك , اكبر ملك پور
كليدواژه فارسي
چارچوب فلز-آلي , الكتروريسي , هيدروژل , اتيل سلولز , پلي¬استايرن , پليوينيلالكل , سديم آلجينات , پلي¬اتيلن¬ايمين , گلوتارآلدهيد , جذب
چكيده فارسي
اين پژوهش بر طراحي يك داربست پليمري پيشرفته كه اتيل¬سلولز (EC) و پلي¬استايرن (PS) را براي ساخت چهار غشاء جاذب جديد چارچوب فلز-آلي/اتيل سلولز/پلي¬استايرن (MOF/EC/PS) با هدف نمكزدايي آب ادغام ميكند، متمركز بود. اين غشاها با استفاده از سنتز درجاي ZIF-8،
UiO-66-NH2-EDTA و UiO-66-NH2 در حضور الياف الكتروريسي شده EC/PS، همراه با سنتز خارج از محل الياف الكتروريسي شده MIL-125-NH2/EC/PS ساخته شدند. كاركرد حذف سديم كلريد به وسيله¬ي اين غشاهاي جاذب نانوكامپوزيتي تحت شرايط ايدهآل ارزيابي شد. اين شرايط شامل غلظت اوليه سديم كلريد ( ppm2000)، درصد MOF(25-50)، (7 و 5 ،3=7)pH ، دما (25 و 35 درجه سانتي¬گراد)، مقدار (0.01 گرم) و زمان تماس (يك ساعت) جاذب بود. ميزان جذب سديم بين 560-529 ميلي¬گرم به ازاي هر گرم كامپوزيت بود. نانوكامپوزيتهاي سنتز شده با موفقيت 25 بار بدون كاهش قابل توجه در ظرفيت جذب، به جز MIL-125-NH2/EC/PS كه پس از 18 بار بازيافت كاهش نشان داد، بازيافت شدند.
در بخش دوم پژوهش بر روي چهار كامپوزيت يك لايه هيدروژل حاويPVA/SA/PEI/GA قرار داده شد كه استحكام و هم¬چنين ميزان جذب كامپوزيت¬ها را بالا برد. كاركرد حذف سديم كلريد اين غشاهاي جاذب نانوكامپوزيتي تحت شرايط ايدهآل ارزيابي شد. اين شرايط شامل غلظت اوليه سديم كلريد(ppm2000)، درصد MOF (25-50)، 3=pH، دما(55 درجه سانتي¬گراد)، مقدار(0.1 گرم) و زمان تماس(يك ساعت) جاذب بود. ميزان جذب سديم بين 586.8-510.5 ميلي¬گرم به ازاي هر گرم كامپوزيت بود. نانوكامپوزيتهاي سنتز شده با موفقيت 20 بار بدون كاهش قابل توجه در ظرفيت جذب، بازيافت شدند. اندازه¬گيري زاويه تماس با حلال آب نشان داد كه نانوكامپوزيت
UiO-66-NH2/EC/PS/PVA/SA/PEI/GA با ميانگين زاويه تماس 49.01 بيشترين ميزان آب-دوستي را دارا بوده و MIL-125-NH2/EC/PS/PVA/SA/PEI/GA با ميانگين زاويه تماس 77.6 كمترين ميزان آب¬دوستي را داشته است. ميزان استحكام كششي كامپوزيت¬ها نشان داد كه حضور يك لايه هيدروژل، استحكام كامپوزيت¬ها را به طور ميانگين 15برابر بيشتر كرده¬است. جذب هم¬زمان استاتيك و ديناميك عناصر فلزي موجود در آب دريا شامل سديم، پتاسيم، كلسيم و منيزيم به وسيله¬ي اين كامپوزيت¬ها نيز بررسي شد، مقادير جذب استاتيك يون¬ها تا 655ميلي گرم و جذب ديناميك تا45.56 ميلي¬گرم به ازاي هر گرم كامپوزيت مي¬رسيد. در اين بررسي، چهار مدل سينتيكي : شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، انتشار درون ذرهاي و الوويچ.مورد استفاده قرار گرفت و مشخص شد كه ويژگيهاي جذب با سينتيك شبه مرتبه دوم مطابقت دارد. تجزيه و تحليل ايزوترم جذب با استفاده از مدلهاي لانگموير و فروندليچ نشان داد كه سطوح نانوكامپوزيتهاي
UiO-66-NH2/EC/PS،ZIF-8/EC/PS و UiO-66-NH2-EDTA/EC/PS همگن هستند و جذب تك لايه را نشان ميدهند. در مقابل، جذب Na+ روي نانوكامپوزيت MIL-125-NH2/EC/PS از سازوكار جذب چند لايه فروندليچ پيروي ميكند. كامپوزيت¬هاي MOF/EC/PS/PVA/SA/PEI/GA از سازوكار جذب تك و چند لايه ردليچ-پترسون پيروي ميكنند. مطالعه¬هاي ترموديناميكي نشان ميدهد كه جذب يك فرآيند گرمازا بوده و خود به خود رخ ميدهد.
كليدواژه لاتين
Metal–organic frameworks (MOFs) , electrospinning , hydrogel , ethyl cellulose , polystyrene , poly(vinyl alcohol) , sodium alginate , polyethyleneimine , glutaraldehyde , adsorption
عنوان لاتين
Water desalination using electrospun nanocomposite membranes containing Metal-organic frameworks
گروه آموزشي
شيمي معدني
چكيده لاتين
Investigations into the mechanisms showed that the adsorption kinetics for all composites fit the pseudo-second order model, indicating that chemisorption is the rate-limiting step. Isotherm analysis revealed that UiO-66-NH2based and ZIF-8-based membranes follow the Langmuir monolayer model, while MIL-125-NH2 based follows the Freundlich multilayer model. The hydrogel-modified system was best explained by the Redlich-Peterson monolayer model. Thermodynamic results indicated that NaCl adsorption is a spontaneous and exothermic process. These functionalized MOF/EC/PS and MOF/EC/PS/PVA/SA/PEI/GA nanocomposites are thus established as highly stable and efficient materials for low-cost water desalination.
تعداد فصل ها
3
فهرست مطالب pdf
158424
نويسنده