1444

CHE3 271

Ahmed Almohammed

سنتز هيدروژل‌هاي زيست‌تخريب‌پذير بر پايه نشاسته براي حذف آلاينده‌ها از آب‌هاي آلوده

دكتري

1404/11/20

118 p .

عباس رحمتي

كوپليمر , نشاسته , سيلسكوئي‌اكسان‌ها , اسيد اكريليك , هيدروژل , متيلن بلو , كريستال ويوله , نشاسته اكريلات , سيلسكوئي‌اكسان‌هاي اختاپوس , جذب فلزات سنگين

در اين تحقيق، دو هدف حذف فلزات سنگين و رنگ‌ها از آب آلوده با استفاده از يك هيدروژل مبتني بر نشاسته است. رايج‌ترين شكل تصفيه، جذب سطحي است. نشاسته اكريلات و سيلسكوئي اكسان‌هاي مكعبي هشت بازويي (3-تيولپروپيل)، يك پيوند دهنده عرضي حاوي يك گروه عاملي تيول، براي توليد هيدروژل‌هاي بي‌خطر براي محيط زيست استفاده شدند. براي توصيف هيدروژل نشاسته اكريلات و سيلسكوئي اكسان‌هاي مكعبي هشت بازويي (3-تيولپروپيل) (StA-OTCSS)، از روش‌هاي FTIR، FESEM، EDX و TGA استفاده شد. ظرفيت جذب هيدروژل StA-OTCSS براي Pb2+ و Cd2+ با در نظر گرفتن تمام عوامل مرتبط ارزيابي شد. در غلظت اوليه 200 ppm، بالاترين ظرفيت جذب براي اين يون‌ها به ترتيب 366.80 ميلي‌گرم بر گرم و 381.30 ميلي‌گرم بر گرم بود. علاوه بر اين، طبق اين تحقيق، در شرايط ايده‌آل، هيدروژل StA-OTCSS كادميوم و سرب را تنها در شصت دقيقه جذب كرد. جذب هر فلز توسط هيدروژل از ايزوترم لانگموير پيروي مي‌كرد و نتايج تجربي با مدل سينتيكي شبه مرتبه اول مطابقت بيشتري داشتند. طبق بررسي‌هاي ترموديناميكي، جذب فلزات گرماگير و خودبه‌خودي است. آهن‌هاي غير از آهني كه براي ايجاد هيدروژل استفاده مي‌شود، بر عملكرد آن تأثيري ندارند. در نتيجه، هيدروژل مي‌تواند فلزات مضر را از آب حذف كند. اين مطالعه با استفاده از روش ژل‌سازي، يك هيدروژل جديد بر اساس نشاسته اصلاح‌شده متفاوت براي حذف رنگ كاتيوني از محلول آبي سنتز كرد. اوره به عنوان يك عامل پيوند عرضي سبز براي تشكيل يك ساختار متخلخل با سطح ويژه بالا استفاده شد. همچنين، پارامترهاي مصنوعي و محيطي بر ظرفيت جذب هيدروژل بررسي شد. اين هيدروژل حداكثر ظرفيت جذب 498 و 465 ميلي‌گرم بر گرم را براي متيلن بلو و كريستال ويوله تحت شرايط واكنش بهينه در مدت زمان بسيار كوتاهي بين 60 تا 80 دقيقه نشان داد. ايزوترم‌هاي جذب براي هر دو رنگ به خوبي با مدل لانگموير مطابقت داشتند؛ مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم با داده‌هاي تجربي به‌دست‌آمده مطابقت داشت. مطالعات ترموديناميكي نشان داد كه جذب رنگ‌ها روي هيدروژل AFHS يك فرآيند خودبه‌خودي و گرمازا است. مكانيسم جذب اين هيدروژل شامل برهمكنش‌هاي متعدد، از جمله نيروي الكترواستاتيك، π-π و پيوند هيدروژني است. از اين رو، اين هيدروژل زيست‌سازگار مي‌تواند يك جاذب كارآمد براي حذف رنگ كاتيوني از محلول‌هاي آبي باشد.

In this research, the two goals are to remove heavy metals an‎d dyes from contaminated water using a starch-based hydrogel. The most common form of treatment is adsorption. Starch acrylate an‎d octa-armed (3-thiolpropyl) cubic silsesquioxanes, a cross-linker containing a thiol functional group, were used to generate environmentally benign hydrogels. To characterize the starch acrylate an‎d octa-armed (3-thiolpropyl) cubic silsesquioxanes (StA-OTCSS) hydrogel, FTIR, FESEM, EDX, an‎d TGA methods were employed. The adsorption capacity of StA-OTCSS hydrogel for Pb2+ an‎d Cd2+ was assessed considering all relevant factors. At a starting concentration of 200 ppm, the highest adsorption capacities for these ions were 366.80 mg/g an‎d 381.30 mg/g, respectively. In addition, under ideal circumstances, StA-OTCSS hydrogel absorbed cadmium an‎d lead in just sixty minutes, according to the research. Each metalʹs adsorption by hydrogel followed the Langmuir isotherm, an‎d the experimental results were best suited by the pseudo-first-order kinetic model. According to thermodynamic investigations, Metal adsorptions are endothermic an‎d spontaneous. Irons other than the one used to create hydrogel do not affect its performance. As a result, hydrogel can remove harmful metals from water. Using the gelation method, this study synthesized a new hydrogel based on differently modified starch to remove cationic dye from the aqueous solution. Urea was applied as a green cross-linking agent to form a porous structure with a high specific surface area. Also, synthetic an‎d environmental parameters on the adsorption capacity of the hydrogel were investigated. This hydrogel demonstrated maximum adsorption capacities of 498 an‎d 465 mg/g for methylene blue an‎d crystal violet under the optimum reaction conditions in a quite short time between 60 an‎d 80 min. The adsorption isotherms for both dyes corresponded well to the Langmuir model; the pseudo-second-order kinetic model fitted the obtained experimental data. The thermodynamic studies indicated that the adsorption of dyes onto the AFHS hydrogel was a spontaneous an‎d exothermic process. The adsorption mechanism of this hydrogel involves multiple interactions, including the electrostatic force, π-π, an‎d hydrogen bonding. Hence, this biocompatible hydrogel can be an efficient adsorbent for removing cationic dye from aqueous solutions.

احمد المحمد

4003235001

شيمي-شيمي آلي

شيمي آلي و پليمر

160758

160759

5

160760

160761

160762

160763

160764

160765

160766

160767

160768

160769

Co-polymer , starch , Silsesquioxanes , Acrylic acid , hydrogel , methylene blue , crystal violet , Starch acrylate , Octopus silsesquioxanes , Heavy metal adsorption