شماره ركورد
33569
پديد آورنده
حانيه بورد
عنوان
كاربرد مكسين (MXene) بهبود يافته در روش استخراج فاز جامد (SPE) براي اندازهگيري آلاينده هاي نفتي در آب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي- شيمي تجزيه
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1403/11/20
استاد راهنما
روح الله زارع دورابي - حجت اله كاظمي قهفرخي
استاد مشاور
خيبر دشتيان
دانشكده
شيمي
چكيده
ورود مواد آلاينده به محيطزيست به دليل افزايش جمعيت و به دنبال آن رشد صنعت تشديد و تسريع شده است. از جمله مواد آلاينده آب و محيطزيست ميتوان به فلزات سنگين، باقيمانده حلالهاي آلي، داروها، آفتكشها، آلايندههاي نفتي، كودها، زبالههاي راديواكتيو و پلاستيكها اشاره كرد كه خطر جدي براي اكوسيستم منابع آبي مانند رودخانهها، درياچهها و اقيانوسها به-شمار ميروند. از اين رو اندازه گيري اين آلايند ها به جهت طراحي اقدامات پايين دستي بسيار با اهميت ميباشد. روش هاي بسياري به جهت اندازه گيري اين آلاينده ها ابداع شده كه در بين آنها روشهاي جذبي كه در آن از يك جاذب استفاده مي گردد بسيار مورد توجه قرار گرفته است به گونه اي كه با شناسايي و سنتز مواد جديد يكي از اولين كاربردهاي مورد توجه ساخت جاذب و به كارگيري آنها در زمينه اندازه گيري آلاينده هاي به خصوص آلاينده هاي محيطزيستي مي باشد يكي از اين مواد كه در ساليان اخير شناسايي و سنتز شده اند مكسين ها (MXenes) هستند. اين مواد ساختار دوبعدي با قابليت كاربردي فوق العاده و خواص منحصر به فرد مانند سازگاري با محيطزيست، مساحت سطح بالا، پايداري شيميايي، ظرفيت جذب مناسب و آب-دوستي هستند كه همگي اين خواص باعث شده كه اين مواد به عنوان گزينه اميدوار كننده در ساخت جاذب موثر در روش استخراج فاز جامد مطرح گردند. هدف از تدوين اين پايان نامه سنتزMXene هاي مختلف و به كارگيري آنها در ساخت جاذب هاي موثر به جهت استخراج و اندازه گيري آلايندهها در نمونههاي محيط زيستي ميباشد. در كار پژوهشي اول به منظور بررسي اثر نوع ساختار بستر جاذب بر روي عملكرد آن ،دو ماده تيتانيوم كاربيد (TiC) و MXene (Ti3C2) به عنوان بستر مورد بررسي قرار گرفتند بر روي بستر هر دو اين مواد هيدروكسيد دولايه منيزيم-آلومنيوم (Mg-Al) سنتز و نشانده شد. ساختار اين مواد با استفاده از دستگاه هاي FT-IR، XRD و SEM مورد بررسي قرار گرفتند. در مرحله بعد پارامترهاي موثر بر مراحل جذب و واجذب (نوع حلال وا جذب، حجم حلال واجذب، زمان جذب و واجذب، تعيين pH و اثر نمك) مورد بررسي و بهينه¬سازي قرار گرفتند. پس از اين مرحله، دو ماده به عنوان جاذب آلاينده هاي هيدروكربنهاي آروماتيك BTEX در شرايط بهينه يكسان مقايسه شدند. دادههاي به دست آمده نشان دادند كه عملكرد جاذب ساخته شده با Ti3C2 حداقل 42 درصد و حداكثر 64 درصد از جاذب ساخته شده با TiC برتري دارد. علت اين روند را ميتوان در تفاوت خواص فيزيكي و شيميايي اين دو جاذب جستجو كرد. جاذب ساخته شده با مكسين Ti3C2 به دليل ساختار دوبعدي و لايهاي- لايه اي خود باعث افزايش مساحت سطح بسيار بالا و دسترسي اسان تر سطح جاذب براي مواد جذب شونده مي شود كه در نهايت باعث افزايش ظرفيت جذب آن براي اين نوع از الاينده ها مي شود. نتايج حاصل از ارقام شايستگي در اين پژوهش به شرح زير است: LOD (0.086-0.151 ميكروگرم بر ليتر/ ميكروگرم بر ليترLOQ (0.284-0.498) / ضريب تعيين: 0.9906 -0.9961./ RSDهاي درونروزي و بينروزي به ترتيب در محدوده 3/3–5.2% و 6/3–1/6% با توجه به نتايج كار اول و اثبات بهبود كارايي جاذب با به كارگيري مكسين (MXene) در كارپژوهشي دوم اقدام به سنتز ماده جديدMXene بهبود داده شده با هيدروكسيد دولايه زينك-لانتانيم (Zn-La) كرديم در اين جا نيز ساختار ماده با استفاده از دستگاه هاي FTIR، SEM و XRD مورد بررسي قرار گرفت و از اين ماده به عنوان جاذب تركيبات پلي آروماتيكهاي هيدروكربني (PAHs) به روش استخراج فاز جامد پراكنده در نمونههاي محيط آبي و در نهايت اندازه گيري آنها استفاده شد نتايج نشاندهنده ضريب تعيين در بازه 0.9903 تا 0.9993، LOQ بين 0.02 تا 0.05 ميكروگرم بر ليتر و LOD 0.006 تا 0.015 ميكروگرم بر ليتر بود. همچنين بازدهي نسبي روش استخراج پيشنهاذي در بازه مورد قبول 83.00% تا 104.6% ميباشد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان ميدهد كه مقدار حد كمي به دستآمده از مقدار حد مجاز كمتر بوده است. بنابراين با استفاده از قابليت بالاي جذب جاذب سنتز شده ميتوان با دستگاه آناليز GC-FID (به جاي روش گرانقيمت (GC-MS به آناليز PAHs پرداخت.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/05/30
عنوان به انگليسي
Application of improved MXENE to SPE extraction method for measuring petroleum pollutants in water
تاريخ بهره برداري
2/9/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حانيه بورد
چكيده به لاتين
The entry of pollutants into the environment has intensified and accelerated due to population growth and the subsequent expansion of industries. Among the major water and environmental pollutants are heavy metals, residual organic solvents, pharmaceuticals, pesticides, petroleum pollutants, fertilizers, radioactive waste, and plastics, all of which pose a serious threat to aquatic ecosystems such as rivers, lakes, and oceans. Therefore, the measurement of these pollutants is crucial for designing effective downstream actions. Various methods have been developed for pollutant measurement, among which adsorption-based techniques, utilizing an adsorbent, have gained significant attention. The identification and synthesis of new materials have led to one of their first applications being the fabrication of adsorbents and their use in pollutant measurement, especially for environmental contaminants. One such material, recently identified and synthesized, is MXenes. These two-dimensional materials exhibit exceptional applicability and unique properties such as environmental compatibility, high surface area, chemical stability, adequate adsorption capacity, and hydrophilicity. These properties make MXenes a promising candidate for effective adsorbent development in solid-phase extraction (SPE) methods. The objective of this dissertation is to synthesize various MXenes and employ them in developing effective adsorbents for the extraction and measurement of pollutants in environmental samples. In the first research study, to examine the effect of the adsorbent substrate structure on its performance, two materials, titanium carbide (TiC) and MXene (Ti₃C₂), were investigated as substrates. A magnesium-aluminum layered double hydroxide (Mg-Al LDH) was synthesized and deposited onto both substrates. The structure of these materials was analyzed using FT-IR, XRD, and SEM techniques. Subsequently, key parameters affecting the adsorption and desorption stages, including desorption solvent type, desorption solvent volume, adsorption and desorption times, pH determination, and salt effect, were examined and optimized. After this stage, both materials were evaluated as adsorbents for BTEX aromatic hydrocarbons under identical optimal conditions. The obtained data showed that the adsorbent synthesized with Ti₃C₂ exhibited at least 42% and at most 64% higher efficiency than the TiC-based adsorbent. This trend can be attributed to the differences in the physical and chemical properties of the two adsorbents. The Ti₃C₂-based MXene adsorbent, due to its two-dimensional, layered structure, provided a significantly higher surface area and easier surface accessibility for the adsorbed molecules, ultimately enhancing its adsorption capacity for these pollutants. Considering the results of the first study and the demonstrated improvement in adsorbent efficiency through MXene application, in the second research study, we synthesized a novel MXene material enhanced with zinc-lanthanum layered double hydroxide (Zn-La LDH). The structure of this material was also analyzed using FTIR, SEM, and XRD. This material was employed as an adsorbent for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) using a dispersive solid-phase extraction (DSPE) method in aquatic environmental samples, followed by their quantification. The results indicated a regression coefficient in the range of 0.9903 to 0.9993, with a limit of quantification (LOQ) between 0.02 and 0.05 µg/L. Furthermore, the relative recovery of the proposed extraction method was within the acceptable range of 83.00% to 104.6%. The findings from this study demonstrate that the obtained quantification limit is lower than the permissible limit. Therefore, utilizing the high adsorption capability of the synthesized adsorbent, PAHs analysis can be performed using the GC-FID analytical instrument as a cost-effective alternative to the more expensive GC-MS technique.
كليدواژه هاي فارسي
روش استخراج فاز جامد پراكنده , تيتانيوم كاربيد (TiC) , مكسين (Ti3C2) , هيدروكسيد دولايه منيزيم-آلومنيوم (Mg-Al)
كليدواژه هاي لاتين
Dispersive Solid-Phase Extraction (DSPE) , Titanium Carbide (TiC) , MXene (Ti₃C₂) , ₂), Magnesium-Aluminum Layered Double Hydroxide (Mg-Al LDH)
Author
Haniye Bourd
SuperVisor
Roohollah Zare