21733

21733

سنتز نانوساختارهاي هيدروكسيد لايه‌اي دوتايي (LDH) حاوي آلومينيوم و نيكل به‌منظور حذف قرمزكنگو

كارشناسي ارشد

صنايع شيميايي معدني

1398/8/14

دكتر رضا نوروزبيگي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

سنتز مواد متخلخل و نانوساختار به‌عنوان جاذب، در زمينه‌ي كنترل آلودگي‌هاي زيست‌محيطي به‌خصوص حذف آلاينده‌هاي آب توجه زيادي را به‌خود جلب كرده است. هيدروكسيدهاي لايه‌اي دوتايي (Layered Double Hydroxides) دسته‌اي از مواد هستند كه به‌دليل خواص ويژه ازجمله ساختار لايه‌اي و تخلخل و سطح ويژه‌ي بالا در سال‌هاي اخير بسيار مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در اين پژوهش نانوساختار هيدروكسيد لايه‌اي دوتاييِ حاوي آلومينيوم و نيكل با روش هيدروليز همگن تك‌مرحله‌اي سنتز شد و براي جذب سطحي رنگ قرمز كنگو از آب مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهاي مؤثر در سنتز به‌وسيله‌ي روش طراحي آزمايش‌هاي تاگوچي شناسايي و بهينه شدند. همچنين به‌منظور بهبود عملكرد جذب، جاذب سنتز شده كلسينه شد تا اثر اين فرآيند روي آن بررسي شود. از آناليزهاي پراش پرتو ايكس (XRD)، تبديل فوريه-مادون قرمز (FT-IR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز جذب و دفع نيتروژن و تعيين سطح ويژه (BET) جهت مشخصه‌يابي محصولات استفاده شد. نتايج نشان داد سه پارامتر نوع عامل رسوب‌دهنده، نوع پيشماده‌هاي فلزي و ميزان افزودني پليمري PEG اثرگذارترين پارامترها در ظرفيت جذب هيدروكسيد لايه‌اي دوتايي آلومينيوم و نيكل هستند و پارامترهاي نوع آنيون افزودني و نسبت مولي عامل رسوب‌دهنده به مجموع فلزات تأثير چنداني در عملكرد ماده به‌عنوان جاذب ندارند. نتايج آناليز XRD و SEM نشان داد كه سنتز هيدروكسيد لايه‌اي دوتايي و كلسيناسيون آن به‌خوبي انجام شده است. متوسط اندازه‌ي بلورك‌هاي LDH، 1/28 نانومتر به دست آمد. نتايج BET نشان داد كه كلسيناسيون اثر قابل توجهي در خواص LDH دارد، به‌طوري‌كه سطح‌ويژه‌ي جاذب را از 59/59 به m2/g 88/96 افزايش داده است. همينطور از نتايج جذب به‌دست آمده مشخص شد كه حداكثر ظرفيت جذب تئوري براي هيدروكسيد لايه‌اي دوتايي بهينه برابر mg/g 2/222 و براي نمونه‌ي بهينه‌ي كلسينه‌شده برابر mg/g 1/740 است كه نشان از افزايش چشمگير پس از كلسيناسيون دارد.

1398/12/05

Synthesis of Nano-Structured layered double hydroxide containing Ni and Al for removal of Congo red

11/4/2020 12:00:00 AM

Preparation of porous nanomaterials as adsorbents has attracted much attention in the field of environmental pollution control specially remediation of water pollutants. Layered Double Hydroxides (LDHs) are a class of materials that have been used much in recent years due to their special properties such as layered structure, high porosity and surface area and highly controllable physical and chemical properties. In this study, Ni and Al containing LDH was synthesized via a simple and one-step process and was used for adsorption of Congo red from water. Taguchi experimental design was used to analyze and optimize synthesis parameters. In addition, the prepared LDH was calcined in order to improve its adsorption performance. X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform – Infrared (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and N2 adsorption and desorption (BET) analyses were used to evaluate the properties of the product. Results showed that precipitating agent, metal precursors and amount of PEG have the major effects and additive anion type and precepitation agent to metal precursors molar ratio have negligible effect on the as-prepared LDHs adsorption capacity. The XRD and SEM analysis showed that the Ni/Al LDH was synthesized successfully. The average crystallite size of the optimum Ni/Al LDH was 28.1 nm. BET analysis results showed that calcination has much effect on the specific surface area (from 59.59 m2/g to 96.88 m2/g after calcination). Adsorption studies revealed that maximum adsorption capacity was 222.2 mg/g for LDH vs 740.1 mg/g for calcined LDH which showing significant improvement.