شماره مدرك
21027
شماره راهنما
2471 دكتري
پديد آورنده
تديني، نيره السادات
عنوان
تهيه و مشخصهيابي كامپوزيتها و بيوكامپوزيت هاي پليمري متخلخل از مواد اوليه در دسترس و زيست توده به منظور حذف آلايندههاي متيلن بلو، دايركت اسكارلت، سرب و كرم
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
آلي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
چهارده، 186 ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
پليمر آلي متخلخل , پيوند شيف باز , هيدروچار , جذب رنگ , جذب فلز كروم و سرب
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/18
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/02/19
كد ايرانداك
23216071
چكيده فارسي
در اين رساله، مجموعهاي از مواد جاذب متخلخل براي ارزيابي تأثير گروههاي عاملي و طراحي ساختار بر عملكرد جذب سنتز شدند. بدين منظور سه پليمر آلي متخلخل از طريق تشكيل شبكه آلي كووالانسي و يك جاذب كامپوزيتي از تركيب هيدروچار و آلژينات توسعه داده شد. در تمام جاذبهاي تهيه شده انتخاب مواد دردسترس و زيست سازگار در اولويت بود. با هدف تهيه كامپوزيت هاي پليمري متخلخل به منظورحذف آلاينده هاي آلي و معدني، ابتدا پليمر آلي متخلخل متشكل از سيانوريك كلريد و ملامين بر روي نانوذرات مغناطيسي پوشش داده شده با سيليكا سنتز شد. اين كامپوزيت كه در آن نانوذرات مغناطيسي مانند هسته و پليمرآلي كوالانسي تريآزيني تشكيل شده بر آن مانند گلبرگ در اطراف هسته قرار گرفته است. جاذب پس از شناسايي و مشخصه يابي، جهت بررسي حذف رنگ دايركت اسكارلت مورد بررسي قرار گرفت. بررسي ها نشان داد كه حداكثر ظرفيت جذب براي اين تركيب برابر باmg/g 28/215 و جاذب از ايزوترم كوندا پيروي ميكند. سينتيك جذب نيز از مدل هاي فراكتال مانند شبه مرتبه nام، دوانلد-وانگر و معادله مرتبه مختلط فراكتال مانند پيروي كرده و بازيابي جاذب نشان دهنده جذب شيميايي و فيزيكي در چرخه بازيابي اول و جذب فيزيكي در چرخه هاي بعدي است. در ادامه به منظور تهيه جاذبي سازگار با محيط زيست، پس از فرايندهاي كربنيكردن هيدروترمال و هيوميكي كردن هيدروترمال زيست توده تفاله هويج، هيدروچار حاصل از اين فرايندها جداسازي شد و از كامپوزيت هيدروچارها و آلژينات، مهرههايي در محلول كلسيم كلريد تهيه شد. اين مهرهها نيز پس از شناسايي و مشخصهيابي به جهت بررسي حذف رنگ متيلن بلو مورد بررسي قرار گرفت. بررسي ها نشان داد كه حداكثر ظرفيت جذب براي اين مهره ها در حدود mg/g00/580 و جاذب از ايزوترم ردليچ-پترسون پيروي ميكند. سينتيك جذب نيز از معادله الوويچ پيروي كرده و بازيابي جاذب نشان دهنده كاهش مقدار قابل توجهي از راندمان حذف جاذب در هر مرحله بازيافت ميباشد. به منظور استفاده از بيوپليمرها و بررسي عملكرد آنها به عنوان پليمرهاي آلي كوالانسي، در پروژه بعدي، با اكسيد كردن كربوكسي متيل سلولز و ايجاد آلدهيد، به وسيله پارااكسيديآنيلين پليمر آلي متخلخل ايميني سنتز شد . تهيه پليمر آلي متخلخل ايميني با دو روش متفاوت در حضور پارافرمالدهيد و در شرايط رفلاكس مورد مقايسه قرار گرفت. بررسي ها نشان داد كه پليمر به دست آمده به صورت انتخابي در حذف سرب موثر است و حداكثر ظرفيت جذب براي اين جاذب برابر با mg/g00/67 براي تركيب تهيه شده از طريق رفلاكس است. اين جاذب از ايزوترم كوندا و سينتيك جذب نيز از معادله شبه مرتبه دوم پيروي كرد. براي جاذب تهيه شده در حضور پارافرمالدهيد حداكثر ظرفيت جذب برابر باmg/g50/33 بود و از ايزوترم جوانوويك تك لايه و سينتيك الوويچ پيروي كرد. بررسي ترموديناميكي هر دو جاذب نشان دهنده گرماده بودن جذب بود. در پروژه بعدي بررسي عملكرد بيوپليمر نشاسته ذرت اكسيد شده كه با 6،2-ديآمينوپيريدين از طريق واكنش شيف باز تشكيل پليمر آلي متخلخل ايميني ميدهد در حذف انتخابي كرم (VI) مورد بررسي قرار گرفت. جاذب تهيه شده حداكثر ظرفيت جذب برابر با mg/g/103 را نشان داد. جاذب از ايزوترم لانگموير و سينتيك جذب نيز از الوويچ پيروي كرد.همچنين بررسيهاي ترموديناميكي گرماده بودن جذب را نشان داد.
چكيده انگليسي
In this thesis, a series of porous adsorbent materials were synthesized to evaluate the impact of functional groups and structural design on adsorption performance. To this end, three porous organic polymers were developed through the formation of covalent organic networks, and a composite adsorbent was developed by combining hydrochar and alginate. In all prepared adsorbents, the selection of accessible and biocompatible materials was prioritized. With the aim of preparing porous polymer composites for the removal of organic and inorganic pollutants, first, a porous organic polymer composed of cyanuric chloride and melamine was synthesized on silica-coated magnetic nanoparticles. In this composite, the magnetic nanoparticles act as the core, and the triazine covalent organic polymer formed on them is arranged like petals around the core. After identification and characterization, the adsorbent was investigated for the removal of Direct Scarlet dye. Investigations showed that the maximum adsorption capacity for this compound is 215.28 mg/g, and the adsorbent follows the Konda isotherm. Adsorption kinetics also followed fractal models such as the pseudo-nth order, Dovand-Vangar, and fractal mixed-order equation, and adsorbent recovery indicated chemical and physical adsorption in the first recovery cycle and physical adsorption in subsequent cycles.
Subsequently, to prepare an environmentally friendly adsorbent, hydrochar was separated from carrot pulp biomass after hydrothermal carbonization and hydrothermal humification processes. Beads were then prepared in a calcium chloride solution from a composite of the hydrochars and alginate. These beads were also investigated for the removal of Methylene Blue dye after identification and characterization. Investigations showed that the maximum adsorption capacity for these beads is approximately 580.00 mg/g, and the adsorbent follows the Redlich-Peterson isotherm. Adsorption kinetics followed the Elovich equation, and adsorbent recovery indicated a significant decrease in the removal efficiency of the adsorbent at each recycling stage.
In order to use biopolymers and investigate their performance as covalent organic polymers, in the next project, a porous imine organic polymer was synthesized by oxidizing carboxymethyl cellulose to create aldehydes, using p-phenylenediamine. The preparation of the porous imine organic polymer was compared using two different methods: in the presence of paraformaldehyde and under reflux conditions. Investigations showed that the obtained polymer is selectively effective in lead removal, and the maximum adsorption capacity for this adsorbent is 67.00 mg/g for the compound prepared via reflux. This adsorbent followed the Konda isotherm, and adsorption kinetics followed the pseudo-second-order equation. For the adsorbent prepared in the presence of paraformaldehyde, the maximum adsorption capacity was 33.50 mg/g, and it followed the Jovanovic monolayer isotherm and Elovich kinetics. Thermodynamic investigations of both adsorbents indicated that the adsorption was exothermic.
In the next project, the performance of oxidized corn starch biopolymer, which forms a porous imine organic polymer with 2,6-diaminopyridine via the Schiff base reaction, was investigated for the selective removal of Chromium (VI). The prepared adsorbent showed a maximum adsorption capacity of 103 mg/g. The adsorbent followed the Langmuir isotherm, and adsorption kinetics followed the Elovich equation. Furthermore, thermodynamic investigations indicated the exothermic nature of the adsorption.
استاد راهنما
محمد ديناري
استاد مشاور
غلامحسين محمدنژاد شيرازي
استاد داور
حسين توكل , عليرضا نجفي چرمهيني , غلامعلي كوهمره