27920

سنتز يك عامل جفت كننده تركيبي جديد جهت اصلاح سطح نانوذرات سيليكا و بررسي تأثير آن بر جداسازي لكه هاي نفتي از آب توسط آميزه لاستيكي NR/SBR

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- صنايع پليمر

1398

1401/11/25

مسعود جمشيدي

رضا قمرپور

مهندسي شيمي

امروزه نشت نفت به آب دريا از جمله مشكلات بزرگ محيط زيستي هستند كه بهداشت انسان ها و سلامت زمين را تهديد مي كنند. در اين تحقيق، با استفاده از لاستيك NR/SBR براي جداسازي روغن از آب، محصولاتي با قابليت مناسب جذب لكه هاي نفتي ايجاد شد. براي اين منظور، ابتدا دو جفت كننده جديد با وينيل ايزوسيانات/وينيل تري متوكسي سيلان و وينيل ايزوسيانات/تترا اتوكسي سيلان سنتز شد. سپس، نانوذرات سيليس با اين جفت كننده هاي جديد اصلاح شدند. سيلاني كردن در نسبت استوكيومتري (X) و سه غلظت بالاتر (5، 10 و X15) براي دستيابي به حداكثر ظرفيت پيوندزني سيلان به سطح نانوذرات، انجام شد. نانوذرات اصلاح شده با كمك طيف سنجي مادون قرمز (FTIR)، گرماوزن سنجي (TGA)، و آناليز مساحت سطح (BET) هويت شناسي شدند. نتايج حاكي از پيوندزني موفق عوامل جفت كننده جديد بر روي سطح نانوذرات بود. براي ساخت نانوكامپوزيت لاستيكي، نانوسيليس خالص در سه غلظت مختلف (1، 3 و 5 درصد) به لاستيك تاير اضافه شد. براي انتخاب درصد بهينه نانوذرات، نانوكامپوزيت ها به لحاظ رئومتري (MDR)، استحكام كششي، اثر پين و خواص ديناميكي-مكانيكي (DMTA) ارزيابي شدند. نتايج نشان داد كه نانوكامپوزيت هاي حاوي نانوذرات اصلاح سطح شده خواص بهتري نسبت به نانوكامپوزيت هاي حاوي نانوذرات خالص دارند. در ادامه، نانوكامپوزيت هاي لاستيكي NR/SBR حاوي نانوذرات اصلاح سطح شده براي جذب نفت مورد آزمون قرار گرفتند. مشخص شد كه NR/SBR اصلاح شده با TNS-X و VNS-X تا 400 سيكل در مقابل چرخه هاي جذب-دفع نفت دوام دارند. اما نمونه هاي ساخته شده با TNS-X جذب نفت بالاتري (2 گرم در گرم) نسبت به نمونه هاي ساخته شده با VNS-X (9/1 گرم در گرم) نشان دادند. راندمان جداسازي نفت براي تمام نمونه هاي اصلاح شده بالاي 90 درصد بود. نتايج نشان داد كه نانو سيليس اصلاح‌شده در 5 درصد وزني، باعث افزايش زاويه تماس با آب به 33/135 و 03/125 درجه و كاهش زاويه تماس روغن از به 34/13 و 64/15 درجه شد (به ترتيب براي NR/SBR-TNS5% و NR/SBR-VNS5%).

1401/12/09

Synthesis of a novel hybrid coupling agent for surface modification of silica nanoparticles and investigating its effect on the separation of oil stains from water by NR/SBR rubber mixture

2/14/2024 12:00:00 AM

Nowadays, oil spill to sea water has become one of the greatest environmental problems that trithens human helth and free waters echology. In this work, NR/SBR blend was used for preparation a product with suitable capability of oil spill removal. For this purpose, two novel coupling agents were synthesized by reaction of vinyl isocyanate and vinyltrimethoxy silane (VTMS) and tetraethoxy silane (TEOS). Thereafter, silica nanoparticles were surface modified by coupling agents at different concentrations (1, 5, 10 and 15X) to achive highest grafting ratio. The pure and modified nanoparticles were characterized using FTIR, HNMR, TGA, and BET analysis. The results confirmed that both coupling agents have successfully grafted on nanoparticles surface. NR/SBR nanocomposites were fabricated at nano silica contents of 1, 3 and 5 wt.%. To find optimum content of nanoparticles, the nanocomposites were characterized using MDR, tensile properties, Payne effect, DMTA and RPA techniques. It was found that nancompiosites contained modified nanoparticles illustrated better properties compared to pristine rubber and pure nano silica containing nanocomposites. The pristine rubber and nanocomposites were used for oil absorption tests. It was observed that NR/SBR nanocomposites contained TNS-X and VNS-X were durable for 400 cycles of oil absorption-desorption. However, the samples contained TNS-X had higher oil absorption capacity (2 gr/gr) compared to VNS-X containing nanocomposites (1.9 gr/gr). The oil removal efficiency for all modified nanocomposites were more than 90%. Results showed that modified nanoparticles (at 5 wt.%) caused enhancement in the water contact angle up to 135.33 and 125.03o and oil contact angle of 13.34 and 15.64o (for NR/SBR-TNS5% and NR/SBR-VNS5%, respectively).

جداسازي نفت از آب , نانوذرات سيليكا , لاستيك تاير , وينيل تري متوكسي سيلان , وينيل ايزو سيانات

Separation of oil from water , Silica nanoparticles , Tire rubber , VTMS , vinyl isocyanate

Zainab Alavi Kazem Al-Hayham

Masood Jamshidi