26250

بررسي عوامل موثر بر سنتز گرافن و مشتقات آن به منظور پوشش دهي بر روي بستر رسي براي تصفيه آب

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1397

1400/11/23

سعيد رستگاري - هاجر قنبري

حسين سرپولكي

مهندسي مواد و متالورژي

تصفيه آب يك امر حياتي و اساسي براي زندگي بشر است. اهميت تصفيه آب با توجه به عدم پاسخگويي منابع آبي كيفي به دليل رشد جمعيت، مورد توجه جوامع بشري فعلي قرار گرفته است. وجود آلاينده ها در آب بدون شك تهديدي بزرگ براي محيط زيست و سلامت انسان است. مواد مختلفي در سال هاي اخير براي تصفيه آب پيشنهاد و بكار رفته اند. در پژوهش هاي اخير، پتانسيل بالقوه مواد دوبعدي از جمله اكسيدگرافن و كامپوزيت هاي آن براي تصفيه آب نشان داده شده است. هدف از اين پروژه، ساخت فيلتر رسي پوشش داده شده با كامپوزيت اكسيدگرافن/پلي دوپامين براي تصفيه آب است. در راستاي رسيدن به اين هدف، سنتز اكسيدگرافن از دو روش الكتروشيميايي و هامرز اصلاح شده، و كامپوزيت اكسيدگرافن/ پلي دوپامين از طريق خود پليمريزاسيون دوپامين در حضور اكسيدگرافن در محلول آبي صورت گرفت و براي پوشش دهي بستر سراميكي از روش غوطه وري استفاده شد. بررسي فازي محصولات به دست آمده در هر مرحله به كمك آناليز پراش پرتوي ايكس، بررسي اكسيداسيون محصولات و شناسايي پيوندها در اكسيدگرافن و كامپوزيت هاي سنتز شده با استفاده از طيف سنجي تبديل فوريه فروسرخ و طيف سنجي رامان انجام شد. سپس توزيع اندازه و ريخت ذرات اكسيدگرافن، پلي دوپامين و كامپوزيت آن ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني مورد مطالعه قرار گرفت. در انتها، بررسي ميزان تخريب آلاينده ي متيلن بلو با استفاده از آناليز طيف سنجي مرئي-فرابنفش انجام شد. بررسي آناليزها نشان داد كه اكسيدگرافن، پلي دوپامين و كامپوزيت هاي اكسيدگرافن/پلي دوپامين به خوبي سنتز شده اند. تمامي نمونه ها از قدرت جذب بالايي در جذب آلاينده ي متيلن بلو برخوردار هستند و با افزودن اكسيدگرافن به پلي دوپامين، ميزان جذب به دليل افزايش گروه هاي حاوي اكسيژن، از 63% به 99% افزايش يافت. با توجه به تصاوير مقطعي ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پوشش GO اعمال شده از بستر جدا شده است و با افزودن PDA به اكسيدگرافن، پايداري پوشش روي بستر رسي بهبود داده شد. به طوري كه پوشش در نمونه GO/PDA50 بدون هيچ تغييري در زمان هاي طولاني در محيط آبي و تحت فراصوت باقي ماند. با استفاده از اين پوشش كامپوزيتي روي بستر رسي ارزان قيمت، كارايي بدنه در 40 دقيقه اول جذب رنگ آلي از20% به 82% افزايش يافت و بازدهي جذب رنگدانه ي متيلن بلو99/5% شد.

1400/12/25

Investigation of factors affecting the synthesis of graphene and its derivatives for coating on a clay substrate for water treatment

2/12/2023 12:00:00 AM

Water purification is a vital and essential thing for human life. The presence of pollutants in water is a major threat to the environment and human health. Various materials have been proposed and used for water treatment in recent years. Recent research has shown the potential of two-dimensional materials such as graphene oxide and its composites for water purification. The goal of this project is to make a clay filter coated with graphene oxide / polydopamine composite for water treatment. To achieve this goal, Graphene oxide was synthesized by two Electrochemical and modified Hummers method and GO/PDA composite were prepared by dopamine self-polymerization in the presence of graphene oxide in weakly alkaline solution and the immersion method was used to cover the substrate. Finally, X-ray diffraction analysis (XRD), Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and field emission scanning microscopy (FE-SEM) results are indicated that graphene oxide and graphene oxide / polydopamine composites are well synthesized and the extent of methylene blue contamination degradation was evaluated by visible-ultraviolet spectroscopy. The results showed that all samples have high potency in absorbing methylene blue pollutants And with the addition of graphene oxide to polydopamine, the absorption rate increased from 63% to 99% due to the increase in oxygen-containing groups. According to cross-sectional scanning electron microscopy images, the applied GO coating was removed from the substrate and by adding PDA to graphene oxide, the stability of the coating on the clay substrate was improved. Using this composite coating on an inexpensive clay substrate , the efficiency of the body increased from 20% to 82% in the first 40 minutes of organic dye absorption.

مرضيه فتوحي بافقي

سعيد رستگاري - هاجر قنبري