پديد آورنده :
رمضاني خارواني، الهه
عنوان :
سنتز ايروژل سيليس اصلاح شده و تهيه بلانكت آن جهت جذب رنگزاي اسيدي از پساب نساجي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شيمي نساجي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
[سيزده]، 88ص..: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
زهرا طالبي مزرعه شاهي، هاله خليلي
توصيفگر ها :
ايروژل سيليس , بلانكت ايروژلي , اصلاح سطح , ايروژل سيليس اصلاح شده , مونو اتانول آمين , جذب رنگزاي اسيدي
استاد داور :
حسين ايزدان، فرزانه علي حسيني
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/11/05
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/11/06
چكيده فارسي :
با توجه به اهميت تصفيه پساب كه به دليل غلظت بالاي رنگزا منجر به آلودگي محيط‌زيست مي‌شود، استفاده از جاذبي با كارايي بالا بسيار موردنياز صنعت نساجي است. نانو ساختار ايروژل به دليل ويژگي¬هايي مانند تخلخل، سطح مخصوص بالا و امكان اصلاح آن با گروه‌هاي عاملي مختلف در سال¬هاي اخير به‌عنوان جاذبي ايده آل براي حذف رنگزا از پساب موردتوجه محققان قرارگرفته است. پژوهش¬هاي انجام‌گرفته در راستاي حذف رنگزاي اسيدي از پساب محدود به استفاده از گرانول¬هاي ايروژل سيليس اصلاح سطح شده با گروه آمين به‌وسيله آمينو پروپيل تري اتوكسي‌سيلان (APTES) و بررسي برهمكنش¬هاي شيميايي بين جاذب و رنگزاي اسيدي است. APTES ماده¬اي سمي و گران‌قيمت بوده و ارائه روشي مناسب براي اصلاح از اهميت بسيار برخوردار است. از طرفي تاكنون استفاده از بلانكت¬هاي ايروژلي به‌عنوان جاذب رنگزاي اسيدي از پساب گزارش نشده است؛ لذا در اين پژوهش حذف رنگزاي اسيدي مورداستفاده در صنعت از پساب توسط ايروژل سيليس اصلاح سطح شده و بلانكت ايروژلي تهيه‌شده از ايروژل اصلاح‌شده و لايه¬ي بي بافت پلي¬استر موردبررسي قرار گرفت. به‌منظور بررسي اثر ساختار حفرات ايروژل برجذب فيزيكي رنگزاي اسيدي، ذرات ايروژل سيليس با ساختار حفرات و خواص فيزيكي متفاوت به روش سل - ژل دومرحله‌اي با استفاده از پيش ماده تترا اتيل اورتو سيليكات (TEOS) و خشك‌كردن در فشار محيط سنتز شدند. همچنين جهت بررسي اثر اصلاح شيميايي سطح ايروژل برجذب شيميايي رنگزا توسط جاذب نيز اصلاح سطح به روش¬هاي مختلف طراحي‌شده و با استفاده از مونواتانول¬آمين به‌عنوان ماده¬ي اصلاح¬كننده انجام و روش بهينه¬ي اصلاح سطح مشخص گرديد. سپس نمونه¬هاي بلانكت ايروژل اصلاح‌شده به روش سنتز درجاي ذرات ايروژل بر بستر بي بافت پلي¬استر تهيه شد. ارزيابي خواص فيزيكي، شيميايي و ساختار حفرات ايروژل سيليس و بلانكت ايروژلي و خواص جذب رنگزاي آن‌ها با استفاده از تصاوير FE-SEM و آزمون¬هاي جذب و واجذب نيتروژن، FTIR، زاويه تماس و اسپكتروفوتومتر انتقالي انجام شد.
نتايج نشان دادند با كنترل شرايط سنتز، نمونه¬هاي ايروژل سيليس آب‌دوست با ساختار كاملاً متفاوت حاصل‌شده است كه ميزان جذب رنگزاي سوپرميلينگ اسيد رد 114 توسط نمونه ايروژل با متوسط اندازه حفرات 18 نانومتر و حجم كل حفرات cm3/g 2.47 حدود 1.5 برابر نمونه ايروژل با متوسط اندازه حفرات 6 نانومتر و حجم كل حفرات cm3/g 1.64 است. همچنين با ارزيابي نتايج جذب سنجي، روش اصلاح با مونواتانول¬آمين حين سنتز و پس از هيدروليز به‌عنوان روش بهينه¬ي اصلاح ايروژل سيليس با گروه آمين تعيين شد. ايروژل اصلاح‌شده علاوه بر ايجاد سايت¬هاي مثبت جذب روي سطح جاذب، ساختاري با تخلخل 88% و متوسط اندازه حفرات 18 نانومتر را تشكيل مي¬دهد.
اثر متغيرهاي فرايند جذب بر ميزان جذب رنگزاي نمونه ايروژل اصلاح‌شده ارزيابي شد و نتايج حاصل نشان داد با افزايش ميزان جاذب، غلظت اوليه رنگزا، دما و زمان جذب، راندمان جذب رنگزا افزايش داشته است. راندمان جذب توسط ايروژل سيليس اصلاح‌شده در شرايط بهينه براي رنگزاي لولينگ اسيد رد 14 (pH برابر 5، حضور 0.1 گرم جاذب، غلظت ppm200، دماي محيط و مدت‌زمان 5 ساعت) برابر 21% بوده كه تقريباً دو برابر راندمان جذب توسط ايروژل سيليس خالص است. همچنين در بررسي راندمان جذب رنگزاي سوپرميلينگ اسيد رد 114 در شرايط بهينه (pH برابر 1، حضور 0.3 گرم جاذب، غلظت ppm200، دماي 50 درجه سانتي¬گراد و مدت‌زمان 15 ساعت) راندمان جذب رنگزا توسط ايروژل سيليس اصلاح‌شده برابر 75% و حدوداً 2.5 برابر راندمان جذب ايروژل سيليس خالص است. همچنين راندمان جذب بلانكت ايروژلي براي رنگزاي سوپر ميلينگ از 19% در بلانكت ايروژل خالص به 43% در بلانكت اصلاح‌شده افزايش يافت.
ايزوترم فرايند جذب رنگزاي اسيد رد 114 در نمونه پودر ايروژل اصلاح‌شده و بلانكت آن از نوع ايزوترم جذب فرندليچ است. در مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم ضريب همبستگي نزديك به يك و بيشترين تطبيق را با داده¬هاي تجربي دارد.
چكيده انگليسي :
As regards the importance of textile wastewater treatment due to high dye concentration in the wastewater, the effective adsorbent is much needed in the textile industry. Recently, nanostructured aerogel having the high porosity and surface area and the ability of surface modification has been interested as the efficient adsorbent. The researches were limited to the modification of aerogel granules with aminopropyltriethoxysilane (APTES) as the toxic and expensive chemical and investigation of chemical interaction between the absorbent and acid dyes. So, achieving a valuable method for surface modification is very important. Also, the use of an aerogel blanket as the adsorbent of acid dyes from textile wastewater has not been reported. In this work, the removal of industrial acid dyes from wastewater using modified silica aerogel by monoethanolamine (MEA) and modified aerogel blanket prepared by the non-woven polyester was aimed. To investigate the effect of aerogel pores structure on the acid dye adsorption, silica aerogel powder samples with different pores structures and physical properties were synthesized via a two-step sol-gel method using TEOS followed by the ambient pressure drying. Also, chemical surface modification of aerogel was carried out in different conditions using MEA as the modifier agent and the optimum surface modification condition was determined. Then aerogel blankets were prepared by in situ synthesis of modified aerogel particles on the non-woven polyester. The physical and chemical properties, pores structure, and dye adsorption behavior of samples were characterized by the nitrogen adsorption-desorption analysis, FE-SEM images, FTIR spectra, contact angle test, and transmission spectrophotometer.
According to the adsorption results, the modification with MEA during the synthesis process and after the hydrolysis step was determined as the optimum method for the modification of silica aerogel with an amine functional group. the amine-modified silica aerogel with porosity of 88%, specific surface area of 266, and average pore diameter of 18 nm was obtained. The effect of different parameters on the amount of dye adsorption of modified silica aerogel was evaluated. The results showed that the adsorption efficiency of Acid Red 114 dye significantly increased by increasing the adsorbent dose to 0.3g. Also, increasing the temperature, time and initial concentration of dye, increased the acid dye adsorption on the modified aerogel.
At the concentration of 200 ppm of dye solution under optimal conditions, the adsorption efficiency of super milling (acid red 114) dyes on the amine-modified aerogel increases to 75% compared to the pure silica aerogel with 35% adsorption efficiency.
The super milling (acid red 114) dyes adsorption isotherm of Friendlich type was determined for amine-modified aerogel powder and aerogel blanket. The pseudo-second-order kinetic model showed a correlation coefficient about one with the most accordance with the experimental data.
استاد راهنما :
زهرا طالبي مزرعه شاهي، هاله خليلي
استاد داور :
حسين ايزدان، فرزانه علي حسيني
