27965

شبيه سازي، سنتز و شناسايي نانواكسيدهاي فلزي NiFe2O4 ، AlFeO3@ZnO، نانوكامپوزيت هاي GO و هيدروژل هاي مبتني بر پرليت جهت بررسي كاربردهاي محيط زيستي

كارشناسي ارشد

شيمي معدني

1399

1401/11/25

دكتر عليرضا اكيرزاده-دكتر محمد پازوكي

شيمي

در اين پژوهش، يك هيدروژل پرليت/فريت/گوارگام (PFG) و چهار نوع نانوكامپوزيت جديد مبتني بر 1) گرافن اكسيد /اكسيد مس/پليمر صمغ گوار(GOGC) 2) گرافن اكسيد /پكتين/فريت نيكل (GOPF) 3) گرافن اكسيد /پكتين/اتيلن دي آمين (GOEP) 4) اكسيد روي/پروسكايت آلومينيوم(AFZ) سنتز شد. نانوكامپوزيت ها و هيدروژل سنتز شده به منظور جذب آلاينده‌ي سم، دارو و رنگ از محيط آبي مورد بررسي قرار گرفتند. خصوصيات نانوكامپوزيت ها و هيدروژل سنتز شده با استفاده از آناليزهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، پراش اشعه ايكس (XRD)، طيف سنجي مادون قرمز (FT-IR)، مغناطيس سنج نمونه ارتعاشي (VSM)، اندازه گيري مساحت ويژه (BET)، گرماسنجي حرارتي (TGA) و شناسايي عناصر تشكيل دهنده (EDX) بررسي شدند. جهت تعيين نوع آلاينده ها به منظور انجام مراحل آزمايشي، از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي از طريق ماژول Forcite در Material Studio2017 استفاده شد. سينتيك جذب با استفاده از معادلات سرعت شبه مرتبه اول (PFO) و شبه مرتبه دوم (PSO) مورد بررسي قرار گرفت. سينتيك هيدروژل و نانوكامپوزيت ها از مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم پيروي كردند. بيشترين مقدار ظرفيت جذب نانوكامپوزيت ها به ترتيب براي نانوكامپوزيت GOGC براساس مدل ايزوترم جذب لانگموير 246.39 mg/g براي آلاينده ي سم و 244.40 mg/g براي آلاينده دارو، نانوكامپوزيت GOPF براساس مدل ايزوترم جذب فروندليپچ 86.60mg/g براي آلاينده ي رنگ و 124.37 mg/g براي آلاينده دارو و همچنين نانوكامپوزيتGOEP بر اساس مدل ايزوترم جذب لانگموير براي آلاينده ي رنگ mg/g 198.48531 و براي دارو mg/g 209.00987 بدست آمد. همچنين بيشترين مقدار ظرفيت جذب هيدروژل بر اساس مدل ايزوترم جذب لانگموير 244.04 mg/g براي آلاينده ي رنگ و 180.15 mg/g براي آلاينده دارو بود. همچنين براي نانوكامپوزيت AFZ، آزمايش هاي فوتوكاتاليستي حاكي از آن بود كه افزايش مقدار اكسيد روي بهترين عملكرد كاتاليزگري را نشان داد. جاذب‌هاي سنتزشده به دليل ماهيت مغناطيسي پس از فرآيند جذب به آساني از محيط جدا شده و قابليت استفاده مجدد دارند.

1401/12/11

Simulation, synthesis and identification of metal nanooxides NiFe2O4, AlFeO3@ZnO, GO nanocomposites and perlite-based on hydrogels to environmental applications

2/14/2024 12:00:00 AM

In this research, four types of new nanocomposites based on graphene oxide/copper oxide/guar gum polymer (GOGC), graphene oxide/pectin/nickel ferrite (GOPF), graphene oxide/pectin/ethylenediamine (GOEP), zinc oxide/perovskite Aluminum (AFZ) and hydrogel (PFG) were synthesized. Synthesized nanocomposites and hydrogel were investigated in order to absorb the pollutant of poison, drug and dye from the aqueous environment. Characteristics of synthesized nanocomposites and hydrogel using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR), vibrating sample magnetometer (VSM), specific area measurement (BET) , thermal calorimetry (TGA), identification of constituent elements (EDX), were investigated. In order to determine the type of pollutants in order to perform the experimental steps, molecular dynamics simulation was used through the Forcite module in Material Studio 2017. Adsorption kinetics were investigated using pseudo-first-order (PFO) and pseudo-second-order (PSO) rate equations. The kinetics of hydrogel and nanocomposites followed the pseudo-second-order kinetic model. The highest absorption capacity of nanocomposites is respectively for GOGC nanocomposite based on Langmuir adsorption isotherm model 246.39 mg/g for poison pollutant and 244.40 mg/g for drug pollutant, GOPF nanocomposite based on Freundlipch adsorption isotherm model 86.60mg/g for dye pollutant and 124.37 mg/g for the drug pollutant and GOEP nanocomposite based on the Langmuir adsorption isotherm model was 198.48531 mg/g for the dye and 209.00987 mg/g for the drug. Also, the highest adsorption capacity of hydrogel based on the Langmuir adsorption isotherm model was 244.04 mg/g for dye pollutant and 180.15 mg/g for drug pollutant. Also, for AFZ nanocomposite, photocatalytic tests indicated that increasing the amount of zinc oxide showed the best catalysis performance. The synthesized adsorbents are easily separated from the environment after the absorption process due to their magnetic nature and can be reused.

جذب , فوتوكاتاليست , نانوكامپوزيت , هيدروژل , آلاينده , نانوذرات مغناطيسي

absorption , photocatalyst , nanocomposite , hydrogel , pollutant , magnetic nanoparticles

pegah nazarizadeh

alireza akbarzadeh_ mohamad pazouki