سنتز و شناسایی نانوکامپوزی ت هالويسایت نانولوله/گراف ناکسید به منظور حذف سرب از محیط زیست


مقدمه
فل زهای سنگین در بیشتر نقاط دنیا با ویژگ یهای فیزیکی و
شیمیایی گوناگون و در غلظ تهای متفاوت به عنوان آلودهک‌ننده
محیط زیست مطرح بوده و ازطریق پسا بهای صنعتی، مصرف
سوخت، تخلیه فاضلاب های شهری مصرف لجن ب هدست آمده از
تصفیه فاضلاب به عنوان بارورک‌ننده زمین، به محیط وارد م یشوند
و برای انسان ها و دیگر موجودات زنده و محیط زیست اثرات
زیان باری را به دنبال دارند. سرب جزء عناصر سنگین، سمی و
چک شخوار است که دارای رنگ خاکستری کدری است.
رو شهای حذف فل زهای سنگین از فاضلاب به صورت کلی
شامل رو شهای فیزیکی، رو شهای شیمیایی، رو شهای زیستی
است. رو شهای فیزیکی عبارتند از جذب سطحی، اسمز معکوس،
تبخیر، ... که جذب سطحی یک فرایند فیزیکی- شیمیایی است و
.] به طورکلی در فاز جامد - مایع اتفاق می افتد ] 1
در سا لهای اخیر استفاده از نانوذرات به عنوان جاذ بهایی با
بازده جذب بالا توجه زیادی را به خود جلب کرده است. گراف ناکسید
با داشتن سطح ویژه بالا یکی از همین جاذ بها به شمار م یآید
1 از گروه آلومینوسیلیکا تهای )HNTs( 2[. نانولول ههاي هالويسايت [
rmt@iausr.ac.ir
1. Halloysite nanotubes
26
سال هشتم، شماره 4، زمستان 93 )JARC( نشریه پژوه شهای کاربردی در شیمی
در سطح داخلی و گرو ههای Al-OH دولایه متشکل از گرو ههای
در سطح خارجی و ب هطورکلی از خانواده ر سها بوده که به Si-O-Si
.] طور طبیعی در کره زمین در طول میلیو نها سال تشکیل ش د هاند ] 3
شاید یکی از مه مترین کاربر دهای هالوسیت نانولول ههای هالويسايت
طبیعی که امروزه مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است استفاده از
آن به عنوان یک نانوجاذب طبیعی )با توجه به مساحت سطح ویژه
بالای آن( ب هصورت مجزا یا مخلوط درکامپوزی تها )به عنوان فاز زمینه
یا پرکننده( برای حذف فل زهای سنگین با توجه به اهمیت مطالعات
.] ز یست محیطی و ه مچنین کاربر دهای کاتالیستی است ] 3 و 4
ب هصورت تک HNT در سا لهای اخیر، دونگ و همکارانش ] 4[ از
استفاده کر ده اند. استفاده از کامپوزیت )Zn( جزیی درحذف فلز روی
)VI( در حذف اورانیم β-cyclodextrin HNT/Fe3O سه جزیی 4
ب هوسیل هی یانگ و همکارانش ] 5[ گزارش شده است. بهک‌ارگیری
] برای حذف رنگ کاتیونی متیل ویولت ] 6 HNT/Fe3O ک امپوزیت 4
و متیل اورانژ و آبی متیلن ] 7[ نیز در سا لهای اخیر گزارش شده
است. در زمینه حذف سرب از محی طهای آبی ب هوسیل هی جاذ بهای
متفاوت همانند جاذ بهای گیاهی، صنعتی و سنتزی، استفاده از
پوسته شلتوک با بازده 68 تا 93 درصد ب هوسیل هی شاه محمدی در
سال 2011 گزارش شده است ] 8[. ه مچنین بهک‌ارگیری نانوذرات
کیتوسان در حذف سرب ب هوسیل هی اخلاصی و همکارانش در سال
2013 گزارش شده است ] 9[ که سرب با بازده 86 درصد حذف
شده است. در سا ل 2014 ، کومار و همکارانش ] 10 [ استفاده از
در حذف MnFe2O کامپوزیت گراف ناکسید- نانوذرات مغناطیسی 4
سرب از آب با بازده 100 درصد را گزارش کردند. ولي از بهک‌ارگیری
ب هصورت تک جزیی یا چند جزیی ب هصورت کامپوزیت HNT
ب هویژه کامپوزی تهای بر پایه نانوساختا رهای کربن مانند گرافن یا
گراف ناکسید درحذف فل زهای سنگین مانند سرب که هدف این طرح
پژوهشی است، گزارش قابل استنادی تاکنون منتشرنشده است.
بخش تجربی
مواد و دستگا هها
99 % ساخت کارخانه سیگما استفاده / از گرافیت با خلوص 55
شد. ه مچنین از پتاسیم کلرات، سولفوریک اسید، نیتریک
اسید و هیدروکلریک اسید، سدیم هیدرو اکسید و نیترات سرب،
ساخت شرکت مرک آلمان و نانولول ههاي هالويسايت متعلق به
آمریکا، برای سنتز گراف ناکسید و تهیه NaturalNano شرکت
نانوکامپوزی تها استفاده شد. براي شناسایی نمون هها و انداز هگیری
pH آلمان، دستگاه Hettich سرب از دستگا ههای سانتریفوژ مدل
ژاپن، همزن مغناطیسی مجهز به گرمکن و Hanna متر مدل
Bruker مدل FT-IR آلمان، دستگاه Heidolph همگ نكننده مدل
آلمان، Philips مدل )XRD( آلمان، دستگاه پراش پرتو ایکس
انگلستان، Cambridge دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل
آمریکا و دستگ اه Agilent دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی مدل
انداز هگیری مساحت سطح ویژه و حجم حفرات براساس روش
و با دستگاه BET (Brunauer, Emmett and Teller(
امریکا استفاده شد. Quantachrome
تهیه نانوکامپوزیت دو جزیی هالويسایت/ گراف ناکسید
ابتدا گراف ناکسید با استفاده از روش استادن مایر سنتز شد به
9 نیتریک اسید 67 درصد به آهستگی داخل ml این ترتیب که
18 ml بشر ریخته شد )دما بین 0 تا 2 نگه داشته شد( بعد از آن
سولفوریک اسید 98 درصد مانند نیتریک اسید به آهستگی به
محتویات درون بشر افزوده شد ب هگون هاي که دما زیر 5 درجه
سانت یگراد به کمک حمام یخ نگه داشته شد. در تمام این مراحل
محلول به کمک همزن مغناطیسی با دور 250 بر دقیقه ه مزده
5 ساعت و پتاسیمک‌لرات ) 11 گرم( / شد. 1 گرم گرافیت طی 2
طی 5 ساعت درون همان بشر ریخته شد. این مخلوط به مدت 7
٪37 به HCl 13/5 از ml 250 ه مخورد. سپس rpm روز با دور
حجم 100 رسانده شد و مخلوط با آن شس توشو داده شد. در انتها
pH فراورده ب هدست آمده آنقدر با آب مقطر شس توشو داده شد تا
آن به 7 رسید. در نهایت در آون خلاء با دمای 60 درجه سانت یگراد
0 گرم از گرافیت / خشک شد. برای تهیه نانوکامپوزیت، 0007
20 آب یون زدایی پراکنده شد و برای ml اکسید سنتز شده در
مدت 20 دقیقه ب هوسیله ی همگنک‌ننده با دور 13000 بر دقیقه
سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت هالويسايت نانولوله ...
27
سال هشتم، شماره 4، زمستان 93 )JARC( نشریه پژوه شهای کاربردی در شیمی
همگن شد. در این مرحله گرافیت اکسید به گراف ناکسید تبدیل
7 گرم نانولوله هالويسایت که در 20 میلی لیتر آب پخش / شد. 0
شده بود به محلول فوق افزوده شد پس از سانتریفوژ کردن جاذب
با دستگاه سانتریفوژ، محلول رویی دور ریخته شد و جاذب ته لوله
در آون خلاء خشک شد. کامپوزیت سنتز شده با دستگا ههای طیف
)XRD( دستگاه پراش پرتو ایکس ،)FT-IR( سنجی فروسرخ
مورد شناسایی قرار )SEM( و میکروسکوپ الکترونی روبشی
گرفت.
نتیج هها و بحث
FT-IR شناسایی گرافن اکسید با استفاده از طیف سنجی
شکل 1( این ترکیب دو نوار ارتعاش کششی ( FT-IR در طیف
که به ترتیب متعلق به کربن متصل به گروه C–O مربوط به پیوند
1398 cm- هیدروکسیل و کربوکسیل است، درناحی ههای 1066 و 1
مشاهده م یشود. ه مچنین نوار ارتعاش کششی مربوط به پیوند
1263 قابل مشاهده cm- از گروه اپوکسی در ناحیه 1 C–O–C
است. از طرف دیگر می توان دو نوار ارتعاش کششی مربوط به
1601 cm- متعلق به کرب نهای اکسید نشده در ناحیه 1 C=C پیوند
1731 را مشاهده cm- گروه کربوکسیل در ناحیه 1 C=O و پیوند
3442 متعلق به cm- کرد. در نهایت یک ارتعاش قوی در ناحیه 1
نیز دیده م یشود. O–H ارتعاش کششی پیوند
شناسایی گرافن اکسید با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس
)XRD(
) گرافن اکسید سنتز شده )شکل 2 XRD در رابطه با الگوی پراش
2 مربوط به θ =12/ وجود پیک با شدت بسیار بالا در ناحیه 3
] گراف ناکسید است که با منابع موجود کاملا مطابقت دارد ] 10 و 11
2 م یتواند θ = وجود پیک کم شدت و به نسبت پهن در ناحیه ° 25
مربوط به مقدار ناچیزی ناخالصی ناشی از حضورگرافیت باشد.
[11] Y. Liu, X. Jiang, B. Li, X. Zhang, T. Liu, X. Yan, J. Ding, Q. Caib, J.
Zhang,J. Mater. Chem.A 2 (2014) 4264.
[12] Y. Guo, Sh. Guo, J. Ren, Y. Zhai, Sh. Dong, E. Wang, AcsNano4 (2010)
2429.
[13] L. Fan, Ch. Luo, M. Sun, H. Qiu, J. Mater.Chem. 22 (2012) 1033.
[14] A.H. Ramezanpour, A. Farrokhiyan, G.A. Sayyad, A. Kiyasat, J. Water &
Wastewater 90 (2014) 68. (In Persian)
[15]V.K.Gupta, Sh.Agarwal, T.A. Saleh, J.Hazard. Matre.185 (2011) 401.
گرافن اکسید سنتز شده FT-IR شکل 1- طیف
گرافن اکسید سنتز شده FT-IR شکل 1 طیف
گرافن اکسید (XRD) شکل 2- الگوي پراشپرتو ایکس
شکل 3 الف-گرافن اکسید سنتز شده
شکل 3 ب تصویر گرافن اکسید سنتز شده
گراف ناکسید )XRD( شکل 2 الگوی پراش پرتو ایکس
محمدعلي تهراني

:: برچسب‌ها: مقاله , سنتز , و , شناسایی , نانوکامپوزی , ت , هالويسایت , نانولوله/گراف , ناکسید , به , منظور , حذف , سرب , از , محیط ,
:: بازدید از این مطلب : 139

|

امتیاز مطلب : 0

|

تعداد امتیازدهندگان : 0

|

مجموع امتیاز : 0