دانشگاه آزاد اسالمی واحد علوم و تحقیقات تعهدنامه اصالت رساله یا پایان نامه

Transcript

1 دااگشنه آزاد اسال م ی واحد عل وم و تحقیقات دادکشنه عل وم فن ون ردیا ی ی گ روه آموز ش ی شیم ی پایان انهم ربای ردیا ف ت ردهج کارشنا س ی ارشد رد رشته شیم ی گ را ی ش شیم ی ردیا عن وان ساخت و بهین ه سازی ان ن و سیل ی کات اهی فل زی هب عن وان جاذب فل زات سم ی رد آب ردیا استاد را هن ما د کت ر شهرام مرادی استاد مشاور د کت ر رپوزی آربومند آرذ ن گارش لی ال سل گ ی ات بس تان 2931 أ

2 ب

3 ج

4 دانشگاه آزاد اسالمی واحد علوم و تحقیقات تعهدنامه اصالت رساله یا پایان نامه اینجانب لیال سلگی دانش آموخته مقطع کارشناسی ارشد ناپیوسته در رشته شیمی دریا که در از تاریخ... پایان نامه خود تحت عنوان" ساخت و بهینه سازی نانوسیلیکات های فلزی به عنوان جاذب فلزات سمی در آب دریا" با کسب نمره... ودرجه... دفاع نموده ام بدینوسیله متعهدمی شوم: این پایان نامه حاصل تحقیق وپژوهش انجام شده توسط اینجانب بوده ودر مواردي که از دستاوردهاي علمی وپژوهشی دیگران )اعم از پایان نامه کتاب مقاله و... (استفاده نموده ام مطابق ضوابط ورویه موجود نام منبع مورد استفاده وسایر مشخصات آن را درفهرست مربوطه ذکر و درج کرده ام. این پایان نامه قبال "براي دریافت هیچ مدرك تحصیلی ) هم سطح پائین تریا باالتر ( درسایردانشگاه ها ومؤسسات آموزش عالی ارائه نشده است. و... چنانچه بعد از فراغت از تحصیل قصد استفده و هرگونه بهره برداري اعم از چاپ کتاب ثبت اختراع از این پایان نامه داشته باشم از حوزه معاونت پژوهشی واحد مجوزهاي مربوطه را اخذ نمایم. چنانچه در هر مقطع زمانی خالف موارد فوق ثابت شود عواقب ناشی ازآن را می پذیرم و واحد مطابق اینجانب با است مجاز دانشگاهی تحصیلی ام هیچ گونه ادعایی نخواهم داشت. ضوابط مدرك ابطال درصورت و نموده رفتار ومقررات )1 )2 )3 )4 نام ونام خانوادگی: لیال سلگی تاریخ و امضاء: د

5 دااگشنه آزاد اسال م ی واحد عل وم و تحقیقات دادکشنه عل وم فن ون ردیا ی ی گ روه آموز ش ی شیم ی پایان انهم ربای ردیا ف ت ردهج کارشنا س ی ارشد رد رشته شیم ی گ را ی ش شیم ی ردیا عن وان ساخت و بهین ه سازی ان ن و سیل ی کات اهی فل زی هب عن وان جاذب فل زات سم ی رد آب ردیا استاد را هن ما د کت ر شهرام مرادی استاد مشاور د کت ر رپوزی آربومند آرذ ن گارش لی ال سل گ ی ات بس تان 2931 ه

6 تشکر و قدردانی: که ایزد مقامی ببخشد بلند بر آنان که در بحر دانش درند تشکر به زبان شیمی مواد اولیه جهت انجام واکنش به مقداري انرژي نیاز دارند به نام انرژي فعالسازي رفت. پس از اعمال حداکثر انرژي شروع به واکنش کرده و محصوالت را ایجاد می نماید. در هنگام تولید محصوالت انرژي آزاد می گردد. )انرژي فعالسازي برگشت(. چنانچه میزان انرژي فعالسازي برگشت بیشتر از رفت باشد آن واکنش گرماده است و می توان از انرژي آزاد شده براي شروع واکنش هاي دیگر استفاده کرد. جان انسان نیز نیروهاي بالقوه اي دارد که بالفعل شدن آنان با صرف انرژي همراه است و آن جان که در جهت کشف رموز پویاي علم هدفمندتر عمل نماید به خودي خود منبع عظیمی از انرژي خواهد شد. تجلیل وتقدیر از معلم سپاس از انسانیست که با صرف انرژي خود هدف آفرینش راتأمین مینماید. بنابراین مقام معلم واالتر ازآنست که در حد قلم ناتوان من باشد لیکن برحسب وظیفه ام اینچنین سپاستان میگویم. جناب دکتر شهرام مرادي استاد راهنماي فرهیخته و پرمایه ام: با کرامتی چون خورشید سرزمین دلم را روشن نموده و با صعه صدر و فروتنی از هیچ کمکی به من دریغ ننمودید. چگونه سپاس گویم یقینتان را! جناب دکتر پرویز آبرومند آذر استاد مشاور فرزانه و گرانقدرم: شما در حجم ثابت وجودي ام با افزایش فشارتان جهت انجام پروژه هاي تحقیقاتیمان دماي اطالعات مرا باال بردید. چگونه سپاس گویم تأثیر علم آموزیتان را! جناب دکتر ماشینچیان مدیر گروه محترم و با اخالقم: شما با حسن خلق و خوشرویی تان پیوندهاي هیدروژنی اي را بین خود و دانشجویانتان برقرار می کنید که به حق ظرفیت گرمایی ویژه وجودتان را باال برده است. چگونه سپاس گویم تأثیر اخالق در آموزشتان را! جناب دکتر جاوید ریاست محترم و شایسته دانشکده: با امتنان بیکران از مساعدت هاي بی شائبه شما در کلیه امور خصوصا در زمینه ي داوري پایان نامه اینجانب سپاسگزار و قدردان زحماتتان هستم. چراغ وجودتان همواره روشن بادا! و در نهایت از همه کسانیکه به نوعی مرا دربه انجام رساندن این مهم یاري نمودند خالصانه تشکر مینمایم. و

7 تقدیم: پدر و مادر دلسوز و فداکارم! خوشا! که پیوسته جرعه نوش جام تعلیم و تربیت فضیلت و انسانیت شما بوده ام و چراغ وجود شما همواره روشنگر راه من در سختی و مشکالت بوده است. پدرم اي کوه مقاومت و گذشت! مادرم اي کتاب همیشه گشوده ایثار! اجازه دهید با تقدیم پایان نامه ام به شما حال خوش فرزندي را داشته باشم که در این سردترین روزگاران گرماي امیدبخش دعاي یاوران بی توقع خود را حس می نماید. پدرم مادرم آرزویم برایتان سالمتی و طول عمر است. خواهش می کنم برایم بمانید. خواهر عزیزتر از جانم! هرگز فراموش نخواهم کرد که در پیمودن راه علم سست و چندین سال متوقف شده بودم و شروع مجدد کسب دانشم را مدیون تو هستم. پایان نامه ام تقدیم به تو که سرشار از مهربانی و عشق هستی. آرزویم این است که گاهی فرا رسد و خدا خواهد که آسمانها و زمین براي رسیدن تو و پدر و مادرمان به خواسته هاي شیرینتان دست به یکی شوند و بدست آورید آنگونه و از آنجا که گمان نمی برید! و در آخر! پایان نامه ام را تقدیم به عشق جاودانی می نمایم که گرچه جسما در کنارم حضور نداشت اما همواره روح پاکش برایم محسوس بوده و هست. با آرزوي آنکه روحش همیشه شاد و همنشین خوبان باشد. ز

8 فهرست مطالب عنوان... چکیده فصل اول: کلیات تحقیق مقدمه بیان مساله اهمیت و ضرورت تحقیق اهداف فرضیه ها توضیحات مکانیسم تشکیل نانوساختارهاي سیلیکات هاي روي مختلف فصل دوم: مروري بر ادبیات تحقیق و پیشینه تحقیق فصل سوم: روش اجراي تحقیق مواد مورد نیاز دستگاه هاي استفاده شده در این پژوهش آزمایش شماره 1: سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف سنتز 1: سنتز نانوسیلیکات روي با مورفولوژي حفره هاي توخالی سنتز 2: سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي نانو سیم سنتز 3: سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي غشایی آزمایش شماره 2: بررسی وضعیت جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف آزمایش شماره 3: بهینه سازي نانوسیم سیلیکات هاي فلزي سنتز شده توسط عمل کامپوزیت سنتز 4: سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي نانوسیم سنتز 5 : سنتز نانو سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 با مورفولوژي نانوسیم سنتز 6 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 با مورفولوژي نانوسیم سنتز 0 : سنتز نانو سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 با مورفولوژي نانوسیم سنتز 8 : سنتز نانو سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 با مورفولوژي نانوسیم سنتز 0 : سنتز نانو سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 با مورفولوژي نانوسیم سنتز 19 : سنتز نانو سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 با مورفولوژي نانوسیم سنتز 11 : سنتز نانو سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 با مورفولوژي نانوسیم آزمایش شماره 4: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوسیم سیلیکات فلزي وتغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم آزمایش شماره 5: بهینه سازي نانوغشاء سیلیکات هاي فلزي سنتز شده توسط عمل کامپوزیت سنتز 12 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي غشایی سنتز 13 : سنتز نانو سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 با مورفولوژي غشایی صفحه ح

9 عنوان... سنتز 14 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 با مورفولوژي غشایی سنتز 15: سنتز نانو سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 با مورفولوژي غشایی سنتز 16: سنتز نانو سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 با مورفولوژي غشایی سنتز 10: سنتز نانو سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 با مورفولوژي غشایی سنتز 18: سنتز نانو سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 با مورفولوژي غشایی سنتز 10: سنتز نانو سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 با مورفولوژي غشایی سنتز 29: سنتز نانو سیلیکات روي %19 و منیزیم %09 با مورفولوژي غشایی آزمایش شماره 6: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوغشاءسیلیکات فلزي و تغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم آزمایش شماره 0 سنتز 21 : سنتز نانو سیلیکات منیزیم با مورفولوژي غشایی)نانوغشاء سیلیکات منیزیم( اندازه گیري میزان جذب کادمیوم توسط نانو غشاء سیلیکات منیزیم آزمایش شماره 8: محاسبه غلظت بهینه در نانوغشاءسیلیکات روي %59 و منیزیم %59 به روش جذب بدون کنترل ph بررسی هاي دیگري که با استفاده از آزمایشات انجام شده بدست آمد بررسی 1 : بررسی تاثیر نوع روش جذب بر مقدار جذب بررسی 2 : بررسی اثر نوع فلز بر میزان جذب نانو سیلیکات فلزي بررسی 3 :بررسی قدرت جذب نانوسیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت عکس هاي میکروسکوپ نوري و SEM فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها آزمایش شماره 1: نتایج سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف 1. طیف مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي حفره هاي توخالی 2. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي نانو سیم )نانوسیم سیلیکات روي( 3. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي غشایی)نانوغشاء سیلیکات روي( آزمایش شماره 2: بررسی وضعیت جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف آزمایش شماره 3: نتایج بهینه سازي نانوسیم سیلیکات هاي فلزي سنتز شده توسط عمل کامپوزیت صفحه طیف هاي مربوط به نانوسیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي نانوسیم: 4. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 با مورفولوژي نانوسیم: 5. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 با مورفولوژي نانوسیم: 6. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 با مورفولوژي نانوسیم: 0. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 با مورفولوژي نانوسیم: 8. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 با مورفولوژي نانوسیم: 0. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 با مورفولوژي نانوسیم: 19. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 با مورفولوژي نانوسیم: 11. ط

10 صفحه عنوان... آزمایش شماره 4: بررسی تاثیر کامپوزیت ساختن نانوسیم سیلیکات فلزي وتغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم آزمایش شماره 5: بهینه سازي نانوغشاء سیلیکات هاي فلزي سنتز شده توسط عمل کامپوزیت 12. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي غشایی: 13. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 با مورفولوژي غشایی: طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 با مورفولوژي غشایی: 14. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 با مورفولوژي غشایی: 15. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 با مورفولوژي غشایی: 16. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 با مورفولوژي غشایی: 10. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 با مورفولوژي غشایی: 18. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 با مورفولوژي غشایی: 10. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %19 و منیزیم %09 با مورفولوژي غشایی: 29. آزمایش شماره 6: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوغشاءسیلیکات فلزي وتغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم آزمایش شماره 0 سنتز 21 : سنتز نانو سیلیکات منیزیم با مورفولوژي غشایی طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات منیزیم با مورفولوژي غشایی 21. اندازه گیري میزان جذب کادمیوم توسط نانو غشاء سیلیکات منیزیم آزمایش شماره 8: محاسبه غلظت بهینه در نانو غشاي سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 به روش جذب بدون کنترل ph بررسی 1 : بررسی تاثیر نوع روش جذب بر مقدار جذب بررسی 2 : بررسی اثر نوع فلز بر میزان جذب نانو سیلیکات فلزي بررسی 3 :بررسی قدرت جذب نانوسیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت توضیح طیف هاي مادون قرمز سنتز 4 تا 21 توضیح طیف هاي رامان توضیح طیف هاي XRD پیک شاخص چیست و چگونه بدست می آید پیکهاي شاخص در نانوسیم ها بدست آوردن تناسب روي به منیزیم با استفاده از پیکهاي شاخص در نانوسیم ها پیک هاي شاخص در نانوغشاء ها بدست آوردن تناسب روي به منیزیم با استفاده از پیکهاي شاخص در نانوغشاء ها تصاویر میکروسکوپ نوري تصاویر SEM فصل پنجم: نتیجه گیري و پیشنهادات نتایج آزمایشات و 0 ي

11 عنوان... آزمایش شماره 2: بررسی وضعیت جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف آزمایش شماره 4: بررسی تاثیر کامپوزیت ساختن نانوسیم سیلیکات فلزي وتغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم آزمایش شماره 6: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوغشاءسیلیکات فلزي وتغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم نتیجه کلی آزمایش 4 و 6 آزمایش شماره 8: محاسبه غلظت بهینه در نانو غشاي سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 به روش جذب بدون کنترل ph آگلومره شدن بررسی 1 : بررسی تاثیر نوع روش جذب بر مقدار جذب بررسی 2 : بررسی اثر نوع فلز بر میزان جذب نانو سیلیکات فلزي بررسی 3 :بررسی قدرت جذب نانوسیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت نتیجه کلی آزمایشات انجام شده پیشنهادات منابع فارسی منابع التین پیوست ها و ضمائم پیوست 1: نتایج بدست آمده از دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی)غلظت کادمیوم در محلولهاي مختلف( پیوست 2 : چندنمونه طیف استاندارد مربوط به دستگاه XRD )طیف هاي مذکور با طیف هاي مواد سنتز شده مقایسه شدند( پیوست : 3 اطالعات مربوط به تصاویر SEM چکیده انگلیسی صفحه ك

12 فهرست جداول عنوان... جدول 4-1- نتایج جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکاتهاي روي جدول نتایج جذب کادمیوم توسط 0.01 g نانوسیلیکاتهاي روي و منیزیم با مورفولوژي نانوسیم جدول نتایج جذب کادمیوم توسط 0.01 g نانوسیلیکاتهاي روي و منیزیم با مورفولوژي غشایی جدول 4-4- نتایج جذب کادمیوم توسط نانوغشاء سیلیکات منیزیم جدول 5-4- جذب کادمیوم توسط نانوغشاي سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 به کمک مقادیر مختلف جاذب جدول جذب کادمیوم و در صد جذب آن توسط 0.01g ازجاذب سنتز شماره 16 با دو روش جذب متفاوت جدول مقایسه در صد جذب کادمیوم توسط نانوغشاء سیلیکات روي و نانو غشاء سیلیکات منیزیم جدول 4-8- مقایسه کلی میزان جذب نانو سیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت صفحه ل

13 فهرست نمودارها عنوان... نمودار غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانو سیلیکاتهاي روي نمودار در صدجذب یون کادمیوم توسط نانو سیلیکاتهاي روي نمودار غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانوسیم سیلیکاتهاي روي و منیزیم نمودار 4-4- درصد جذب یون کادمیوم توسط نانوسیم سیلیکاتهاي روي و منیزیم نمودار 5-4- غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانو غشاء سیلیکاتهاي روي و منیزیم نمودار 6-4- در صد جذب کادمیوم توسط نانو غشاء سیلیکاتهاي روي و منیزیم نمودار غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانو غشاء سیلیکات منیزیم و در صد جذب آن نمودار نمودار تعیین غلظت بهینه در سنتز شماره 16 نمودار 0-4- جذب کادمیوم و در صد جذب آن توسط 0.01g ازجاذب سنتز شماره 16 با دو روش جذب متفاوت نمودار مقایسه در صد جذب کادمیوم توسط نانوغشاء سیلیکات روي و نانو غشاء سیلیکات منیزیم نمودار مقایسه کلی میزان جذب نانو سیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت صفحه م

14 فهرست اشکال عنوان... طرح 1-1- روند شکل گیري حوزه هاي توخالی سیلیکات روي طرح 2-1- عکس از ساختار فاز Zn4Si2O7(OH)2 H2O تصویر 1-4- تصویر میکروسکوپ نوري مربوط به سنتز شماره 2 تصویر 2-4- تصویر میکروسکوپ نوري مربوط به سنتز شماره 19 تصویر 3-4- تصویر میکروسکوپ نوري مربوط به سنتز شماره 16 تصویر 4-4- تصویر میکروسکوپ نوري مربوط به سنتز شماره 21 تصویر 5-4- تصویر SEM مربوط به سنتز نانو حفره توخالی تصویر 6-4- تصویر SEM دیگري از نانوحفره توخالی تصویر 0-4- تصویر SEM مربوط به سنتز نانوسیم )1( با بزرگنمایی 20KX تصویر 8-4- تصویر SEM مربوط به سنتز نانوسیم) 1 ( با بزرگنمایی 40KX تصویر 0-4- تصویر SEM مربوط به سنتز نانوسیم 2 تصویر تصویر SEM مربوط به سنتز با مورفولوژي غشایی با بزرگنمایی 20KX تصویر تصویر SEM دیگري از نانوغشاء با بزرگنمایی 40KX صفحه ن

15 فهرست طیف ها عنوان... طیف طیف هاي IR مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي حفره هاي توخالی در محدوده طیف طیف هاي IR مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي حفره هاي توخالی در محدوده طیف طیف Raman مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي حفره هاي توخالی طیف طیف IR مربوط به نانو سیم سیلیکات روي (nanowires) طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روي طیف طیف XRD مربوط به نانو سیم سیلیکات روي طیف طیف IR مربوط به نانوغشاء سیلیکات روي طیف طیف Raman مربوط به نانوغشاء سیلیکات روي طیف طیف XRD مربوط به نانوغشاء سیلیکات روي طیف طیف IR نانو سیم سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 طیف طیف Raman نانوسیم سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 طیف طیف XRD نانوسیم سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 طیف طیف IR نانوسیم سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 طیف طیف Raman نانوسیم سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 طیف طیف XRD نانوسیم سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 طیف طیف IR نانوسیم سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 طیف طیف Raman نانوسیم سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 طیف طیف XRD نانوسیم سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 صفحه س

16 عنوان... طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 طیف طیف XRD مربوط به نانو سیمسیلیکات روي %29 و منیزیم %89 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %89 و منیزیم %29 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %29 و منیزیم %89 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روي %19 و منیزیم %09 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روي %19 و منیزیم %09 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روي %19 و منیزیم %09 طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات منیزیم طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات منیزیم صفحه ع

17 عنوان... طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات منیزیم صفحه 60 ف

18 ph کنترل چکیده: یک نیاز اساسی برای زندگی موجودات زنده عمدتا مبتنی بر آب پاک است. به دنبال توسعه صنعتی مقادیر اضافی از فلزات سمی مانند کروم ازطریق فاضالبها به سیکل زیستی وارد می شوند که حضور آنها خطری جدی برای موجودات زنده بشمار می رود. یکی از روشهای نوین جهت تصفیه و حذف این آالینده ها از آب استفاده از تکنولوژی نانو می باشد. با توجه به ویژگیهای خاص مواد سیلیکاتی افزایش قدرت در کامپوزیتها و قدرت جذب متفاوت در مورفولوژیهای مختلف سنتز نانو سیلیکاتهای فلزی با مورفولوژیهای مختلف به عنوان جاذب یونهای فلزی سمی در این مقاله مورد بررسی است. با توجه به زمینه و هدف تحقیق در این مقاله ابتدا نانوسیلیکات روی با سه مورفولوژی سنتز گردید. سنتز نانو حفره توخالی سیلیکات روی به روش گرمآبی در سیستم مخلوط حالل اتانول/ پلی اتیلن گلیکول. سیلیکات نانوسیم روی در یک سیستم آبی با کنترل مقدار سدیم سیلیکات. سنتز نانوسیلیکات غشایی روی. پس از سنتز مواد میزان جذب یون کادمیوم توسط نانوسیلیکات های روی سنتز شده اندازه گیری شد. روش جذب بکار رفته کنترل ph می باشد. در مرحله بعد برای بهینه سازی نانوسیلیکات فلزی سنتزشده نانوکامپوزیت سیلیکات روی- منیزیم در دو مورفولوژی مختلف نانوسیم و غشایی با در صدهای مختلفی از روی و منیزیم سنتز گردید. برای سنتز از نیترات روی و نیترات منیزیم استفاده شد و به همان روش جذب میزان جذب کادمیوم توسط نانوکامپوزیت های سنتزشده اندازه گیری شد. در مرحله ی سوم برای مشخص شدن تاثیر نوع فلز موجود در نانوسیلیکات فلزی نانوسیلیکات منیزیم سنتز شد و میزان جذب آن با نانوسیلیکات روی مقایسه شد. همچنین محاسبه غلظت بهینه در یکی از سنتزها صورت گرفت. غلظتی که بیشترین جذب در آن صورت گرفته غلظت بهینه می باشد. نهایتا با توجه به آنکه در کل آزمایش از دو روش جذب استفاده شد تاثیر روش جذب بر میزان جذب مقایسه گردید. برای بررسی صحت سنتزهای انجام گرفته از طیف سنجی مادون قرمز) IR ( رامان) Raman ( و پراش اشعه ایکس( XRD ) استفاده گردید. سپس با استفاده از میکروسکوپ نوری میزان پراکندگی ذرات نانو در حالل اتانول بررسی شد و در آخر با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) اندازه ذرات مشاهده و اندازه گیری شد. برای اندازه گیری غلظت کادمیوم موجود در محلولهای آبی از دستگاه جذب اتمی استفاده شد. سنتز نانوسیلیکاتهای فلزی با موفقیت صورت پذیرفت. کلیه نانوجاذب های سنتز شده قابلیت جذب یون کادمیوم را دارند. میزان جذب کادمیوم توسط نانوجاذب ها به عوامل مختلفی از جمله نوع فلز موجود در نانو سیلیکات و در صد فلز موجود در نانو سیلیکات کامپوزیت فلزی بستگی دارد. ضمنا نوع روش جذب و کنترل ph محیط حاوی جاذب و محلول بر میزان جذب کادمیوم اثر گذار خواهد بود. کلید واژه ها: نانوسیلیکات فلزی- نانوکامپوزیت نانوجاذبهای کامپوزیت مورفولوژی نانو ذرات. 1

19 فصل اول: )کلیات تحقیق( مقدمه بیان مساله اهمیت و ضرورت تحقیق اهداف فرضیه ها 2

20 مقدمه: یک نیاز اساسی برای زندگی موجودات زنده عمدتا مبتنی بر آب پاک است. با این حال در قرن گذشته تعداد زیادی از آالینده ها از طریق انتشار مستقیم و فعالیت های عظیم صنعتی از جمله سوختن سوختهای فسیلی معدن انرژی هسته ای آبکاری تولید فوالد و غیره به منابع آبی راه یافتند. گونه های فلزات سنگین مشتق شده از جیوه سرب آرسنیک کادمیوم کروم و مس از نگرانی های عمده ای به عنوان آلودگی هستند. در چند دهه گذشته تالش های تحقیقاتی قابل توجهی برای جستجوی بهترین راه غلبه بر مشکالت آلودگی های محیط زیست ناشی از دفع نامناسب و نشت این فلزات سنگین سمی انجام شده است. طیف گسترده ای از تکنیک های تحلیلی برای تعیین ردیابی غلظت فلزات در آبهای طبیعی توسعه یافته اند. با این حال این روش ها نیاز به مقادیر زیادی حالل با درجه خلوص باال دارند و بسیاری از این ها منجر به اختالالت جدی سالمت و یا مشکالت زیست محیطی میشوند.)عبدل- فتاحا و همکاران ) پس از تعیین میزان غلظت فلز سنگین موجود در آب نیاز به روشهایی برای کاهش یا حذف میزان غلظت یون سنگین میباشد. مواد جامد با ترتیب های مختلف فضایی از اتم های مشابه ممکن است کامال خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی داشته باشند مانند مواد کربن. به عنوان مثال الماس با کریستال اتمی آن سخت است در حالی که گرافیت نرم و رسانا است و ساختار الیه الیه ی آن توسط نیروهای واندروالس در کنار هم قرار گرفته اند. عالوه بر این مواد کربن آمورف با ساختار متخلخل-به عنوان مثال کربن فعال-خواص جذب عالی از خود نشان می دهند. ازنقطه نظر ابعادی بودن مواد فولرن صفر بعدی) D-1 ( 2 نانو لوله های کربنی 3 و گرافن دو بعدی 4 خواص منحصر به فرد خود را دارند. مالحظات این چنینی یک بعدی) CNTs D-1( نشان می دهند که ساختار بلوری و ابعادی بودن معموال تعیین کننده خواص و کاربرد مواد هستند. 1. Abdel-Fattaha et al., Zero-dimensional fullerenes 3. 1-dimensional Carbon nanotubes 4. 2-dimensional graphene 3

21 سنتز قابل کنترل مواد با ساختار بلوری و ابعاد مورد نظر از اهمیت ویژه ای برخوردار است و موضوع تحقیقات قابل توجهی است. در این مقاله تنظیم خوب از ابعاد سیلیکات روی و منیزیم نشان داده شده است و همچنین خواص جذب ساختاری مواد به دست آمده نیز نشان داده شده است. برای سالیان متمادی سیلیکات توجه زیادی بدلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه اش ارزانی و عرضه فراوان به خود جلب کرده است و به طور گسترده ای در بسیاری از زمینه ها به عنوان غربال مولکولی کاتالیست و به عنوان مواد اولیه در صنعت شیشه مورد استفاده قرار گرفته است. نمونه هایی از سیلیکات های روی یک بعدی با ریخت شناسی های مختلف از جمله سوزن مانند نانوسیم ها برنج مانند و نانومیله با استفاده از روش های گرمابی سنتز شده است. )یانگ و همکاران 1121(. 5 در این کار ما با موفقیت منیزیم و روی سیلیکات با ابعاد موزون با استفاده از سیستم های مختلف سنتز 7 به 6 کره های توخالی) D-1 ) با ساختار غیر متبلور کردیم. در سیستم اتانول/ پلی اتیلن گلیکول )PEG( دست آوردیم. در سیستم های آبی نانوسیم ها )2-D( و غشاها )1-D( با ساختارهای بلوری تهیه شدند. نهایتا از نمونه های سیلیکات روی آماده به عنوان جاذب برای حذف یونهای فلزی سمی استفاده شد. 5. Yang Et al., polyethylene glycol 7. amorphous 4

22 بیان مساله: سیلیکاتهای فلزی به دلیل توانایی باال در جذب و نگهداری آب و ساختار ویژه که دارای سطح موثر باالیی است میتواند به عنوان یک بستر مناسب برای جذب منابع آبی و حذف آالینده های موجود در آن مورد استفاده قرار بگیرد. در این تحقیق به دنبال شناسایی نانوسیلیکات فلزی مناسبی هستیم که دارای باالترین توان در جذب یونهای فلزی باشد. اهمیت و ضرورت تحقیق: هزینه پایین و بسیار مناسب تهیه این سیلیکاتها و قدرت جذب باالی فلزات سمی توسط این بستر از ویژگیهای این طرح به شمار میرود. اهداف: ساخت جاذبی از سیلیکاتهای فلزی برای حذف فلزات سمی از آب دریا. فرضیه ها: فرض بر این است که سیلیکات فلزی بستر جاذب مناسبی است. 5

23 توضیحات: فلزات سنگین در مقادیر کم از جمله اجزای سازنده نرمال بدن موجودات دریایی هستند. به دنبال توسعه صنعتی مقادیر اضافی از این فلزات ازطریق مواد زائد صنعتی و فاضالب ها به سیکل زیستی وارد می شوند و از آنجایی که این فلزات بطور بالقوه سمی هستند ممکن است در اکولوژی یک محیط ویژه اختالل ایجاد کنند.) محمدی و دیگران ٧٨٣١( سرب کادمیوم و کروم )VΙ( فلزات بسیار سنگین سمی هستند و حضور آنها در محلولهای آبی خطر جدی برای زندگی انسان بشمار میرود.)راموس و همکاران 1122(. 8 حذف موثر یونهای فلزی سنگین از سیستم های آبی برای حفاظت از محیط زیست و بهداشت مردم بسیار مهم می باشد. تا به امروز روشهای متعددی)از جمله جذب( برای حذف یونهای فلزی سنگین توسعه یافته است.)هوانگ و همکاران 1121(. 9 جذب یک فرایند جداساز بسیار موثر برای از بین بردن آالینده های هر چند ناچیز می باشد. )راموس و همکاران 1122(. جداسازی فرایندی است که یک ماده با برهمکنش فیزیکی یا شیمیایی به ماده دیگر می چسبد. مواد جذب شونده باید از یک فاز آبی یا گازی بیرون کشیده شوند و به سطح جاذب بروند و دائم وارد حفره های داخلی جاذب شوند. )ترجمه ی حسن سلیمی (. فرایند جذب به دلیل تاثیر باالی آن بررسی آسان و در دسترس بودن جاذب های متفاوت با هزینه کم به دیگر فرایند ها ترجیح داده میشود. )او یو و همکاران 1121(. 10 جاذبهای مختلف مانند کربن اکتیو و مواد طبیعی )زئولیت گل قرمز و غیره ) برای زدودن مواد آالینده آب آزمایش شده است. کربن اکتیو جاذب بسیارخوبی است اما دفع و بازسازی دشواری دارد. مواد طبیعی ارزان هستند اما استفاده از آنها به دلیل جذب کم آنها و سرعت پایین جذبشان محدود شده است. )هوانگ و همکاران 1121(. از انواع دیگر جاذبها میتوان به جاذبها و مواد معدنی طبیعی گوناگونی همچون شلتوک برنج غالت نیشکر انواع زغال سنگ چوب کاغذ پنبه و پشم جهت جذب آلودگیهای نفتی از سطح آب اشاره کرد. )زینالی هریس و محمد پور کاریزکی 2937(. همچنین از آن جمله میتوان به ابداع وفر و همکاران اشاره کرد که جاذبی ترکیبی از مواد آلی و خاک رس برای جذب هیدروکربن های آلیفاتیک و آروماتیک ساختند. )زینالی هریس و محمد پور کاریزکی 2937(. 8. Ramos Et al., Huang Et al., Ou Et al.,

24 اخیرا پیشرفت سریع تکنولوژی نانو فرصت های جدیدی را برای تصفیه آب بوجود آورده است. طبق ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی منحصر به فرد آن همچون سطح گسترده و خاص میزان جذب باال سرعت باالی جذب مواد نانو پتانسیل فوق العاده ای برای از بین بردن آلودگیهای معدنی و آلی از آب از خود نشان داده اند. تا به حال برخی مواد نانو به عنوان جاذب یونهای فلز ی و سنگین موجود در آب مورد توجه قرار گرفته اند و به عنوان یک عامل مهم در بازسازی زیست محیطی اثبات شده اند. )او یو و همکاران 1121(. نانو جاذب ها میتوانند در ارتقای کیفیت آب شرب موثر باشند تا فلزات سنگین و مواد دیگر را از جریانهای آب آلوده بازیابی کرده و آالینده های دلخواه را از آن بردارند.)ترجمه ی حسن سلیمی 2932.)271 یکی از مهمترین کاربردهای فن آوری نانو در محیط زیست تصفیه آالینده های آبهای زیر زمینی با نانو ذرات آهن Nzvi( 11 ) است که بازده و راندمان قابل توجهی دارد.)ستاد ویژه توسعه فناوری نانو 2931(. هدف از خلق و توسعه نانو جاذب ها ایجاد جاذب هایی است که ظرفیت جذب باالتری از جاذبهای متداول دارند. )ترجمه ی حسن سلیمی (. افزون بر این نانو جاذب ها میتوانند طوری طراحی شوند که چندین نانو ذره فعال یا جزء نانو ساختار داشته باشند. برای مثال نانو کامپوزیت طال-پاالدیوم. )ترجمه ی حسن سلیمی (. اختالط ذرات جامد یکی از قدیمی ترین و مهمترین روشهای تولید در صنعت است. امروزه نیز اختالط پودر ها در صنایع مختلف مانند سرامیک ها پالستیک ها کامپوزیت ها شوینده ها صنایع غذایی و دارویی کاربردهای فراوانی دارند. )مشایخ و دیگران (. کامپوزیت ها مواد پر کاربردی هستند که از لحاظ ساختار جسمی حجیم یا توده ای مانند دارند که حداقل از دو ماده مجزا با ساختار مکمل تشکیل شده اند. )هاتفی اردکانی و دیگران 291( با توجه به خواص فوق العاده نانو ذرات در بهبود عملکرد مواد و پوشش های جدید احتمال استفاده همزمان از دو یا چند نانو ذره در نانو کامپوزیت ها وجود دارد. )مشایخ و دیگران (. نانو کامپوزیت به دسته ی خاصی از کامپوزیت ها که حداقل یکی از اجزای آنها نانو مقیاس باشد گفته میشود. عموما درساخت نانو کامپوزیت ماده نانو مقیاس به عنوان پرکننده و به منظور ایجاد خواص ویژه ای چون مقاومت کششی باال مقاومت حرارتی و افزایش خاصیت جذب به یک بستر اضافه می شود. )هاتفی اردکانی و دیگران 291( یکی از انواع نانو کامپوزیت ها نانو کامپوزیت های مبتنی بر نانو لوله کربنی میباشد. این دسته از نانوکامپوزیت ها با پرکننده های مشابه فولرینها و نانوالیاف کربنی ساخته شده اند که از ویژگی آنها می توان 11. Nano zero-valent iron 7

25 باال بودن مقاومت الکتریکی وزن کم وتوزیع الکتریسیته ساکن مقاوم و انعطاف پذیر بودن نام برد و بنابراین در صنایع خودرو سازی و تولید منسوجات بسیار پرکاربرد میباشد. )هاتفی اردکانی و دیگران 291( بدیهی است که اختالط خوب نانو ذرات با یکدیگر با تکان دادن ساده ذرات و حالل امکان پذیر نیست و تالطم اولتراسونیک برای شکستن آگلومریت ها ( سنگهای ترکیبی ) و ایجاد توزیع مناسب ضروری است. )مشایخ و دیگران (. مواد سیلیکاتی به دلیل ویژگیهای خاص خود همچون سطح موثر باال منافذ بسیار هزینه کم و دوستی با محیط زیست مورد توجه اند. )او یو و همکاران 1121(. همچنین مواد سیلیکاتی به طور گسترده ای در بسیاری از زمینه ها به عنوان غربال مولکولی کاتالیست جاذب و دافع گاز و به عنوان مواد اولیه در صنعت شیشه مورد استفاده قرار میگیرد. سنتز نانو سیلیکاتهای فلزی با مورفولوژیهای مختلف مانند سوزنی شکل نانوسیم ها برنج مانند و نانومیله به عنوان جاذب برای حذف یونهای فلزی سمی نشان می دهد مورفولوژی های مختلف قدرت جذب متفاوتی نسبت به یونهای فلزی مختلف از خود نشان خواهند داد. )یانگ و همکاران 1121( به منظور آشنایی بیشتر با ساختار نانو سیلیکات ها به تحقیق دیگر انجام شده در این زمینه اشاره میکنیم. مکانیسم تشکیل نانوساختارهاي سیلیکات هاي روي مختلف: حوزه های توخالی سیلیکات روی در سیستم اتانول /پلی اتیلن گلیکول 111 به دست می آیند. احتماال فرایند شکل گیری شامل مراحل زیر است. در مرحله اول یون های روی )Ⅱ( به خوبی در مخلوط اتانول/ پلی اتیلن گلیکول 111 پراکنده می شوند. پس از اضافه کردن سیلیکات سدیم پیشرو آمورف اکسید سیلیسیم.چند آبه 12 حوزه جامد شکل گرفته و برخی از یون ها ی روی )Ⅱ( بر روی سطح بیرونی کره ها جذب فیزیکی می شوند. )ژوانگ و همکاران 1113(. هنگامی که سود به سیستم اضافه شد اکسید سیلیسیم.چند آبه با یون روی )Ⅱ( تحت درمان هیدروترمال واکنش می دهد و تبدیل به فاز پایدار روی سیلیکاتی با کمک گروه های هیدروکسیل بر روی سطح بیرونی حوزه های جامد می شود. در همین حال اکسید سیلیسیم.چند آبه در مرکز کره به تدریج به طرف خارج مهاجرت کرده و با یون روی) Ⅱ (واکنش می دهد تا تشکیل فاز روی سیلیکات پایدار در محیط قلیایی دهد. در نهایت حوزه های توخالی به دست می آید. دراین روند اکسید سیلیسیم.چند آبه تنها یک قالب فیزیکی نیست بلکه به عنوان یک الگوشیمیایی)طرح 2-2 ( عمل می کند. 12. SiO 2 XH 2O 13. physisorbed 14..Zhuang Et al.,

26 طرح 2-2: روند شکل گیری حوزه های توخالی سیلیکات روی )حوزه بنفش نشان دهنده کره جامد اکسید سیلیسیم.چند آبه و کره سبز نشان دهنده روی سیلیکات ذرات قرمز کوچک نشان دهنده یون روی و حوزه آبی نشان دهنده گروه هیدروکسیل( در شکل گیری حوزه های توخالی مقدار سود یک عامل کلیدی است. آزمایش های کنترل شده نشان می دهند اگر سود به سیستم اضافه نشود تنها حوزه های جامد شکل می گیرند. عالوه براین اگر یون های روی ) Ⅱ (به سیستم اضافه نشوند محصول کلوخه مانند و سخت میشوند. این نتایج تایید بیشتری است که حوزه های توخالی فاز سیلیکات روی اند تا فاز سیلیکون دی اکسید با یونهای روی به دام افتاده در ساختار آمورف توسط جذب فیزیکی. نانوسیم ها و غشاها در سیستم های آبی سنتزمی شوند که در آن باندهای هیدروژن فراوانی با آب و آمونیاک تولید شده اند که بسیار برای رشد کریستال سیلیکات روی مفید می باشد. نسبت موالر روی:سیلینیوم در سنتز نانوسیم ها و غشاء یک نقش محوری ایفا می کند. هنگامی که نسبت روی:سیلیکون 2 1: شد نانوساختار یک بعدی به وضوح شروع به تشکیل خواهد شد. افزایش مقدار سدیم سیلیکات با نسبت روی به سیلیکون 1:2.1 منجر به اتصال چهار وجهی های سیلیکون اکسیژن با رسوب روی اکسیژن درمحلول منجر به رشد بیشتر نانوسیم های یک بعدی می شود. در همین حال با توجه به نیروهای پیوند هیدروژنی قوی از گروه هیدروکسید و آب ترکیبی نانوسیم ها تمایل به اتصال متقابل دارند. به طور خاص اضافه کردن سدیم سیلیکات بیشتر برای بدست آمدن نسبت روی:سیلیکون به نسبت رشد بلور در امتداد محور X و Y -ها را تسریع می کند و در نتیجه شکل گیری غشای را فراهم می کند. عالوه بر این نمک طعام نقش مهمی در شکل گیری نانوسیم ها ی یک بعدی ایفا می کند اما هیچ تاثیری بر تشکیل فاز طرح 1-2 ندارد. تحت شرایط مناسب برای تهیه نانوسیم ها محصولی میله مانند مرتب بدون اضافه کردن کلرید سدیم به دست می آید. 9

27 با توجه به عدم ارتباط کافی نیروهای ارتباطی نانو میله ها نمی توانند بیشتر بهم جوش بخورند وتشکیل نانوسیم دهند هر چند آنها به یکدیگر متصل می شوند و طوری مرتب می شوند که به شکل نانوسیم ها در می آیند. طرح 1-2 عکس از ساختار فاز Zn 4Si 2O 7(OH) 2 H 2O همانطور که در طرح باال) a ( نشان داده شده است اتم ها ی روی و در الیه های در امتداد محور Si z در سیلیکات روی مرتب شده و هرکدام به صورت چهارضلعی به چهار اتم اکسیژن هماهنگ شده است. دوچهارضلعی روی- اکسیژن یا اکسیژن - سیلیکون با یکدیگر با پل اکسیژن بهم لینک شدند تا حلقه تشکیل دهند با مولکول های آب موجود درخلل و فرج های ایجاد شده. برخی از موقعیت های اکسیژن توسط گروه هیدروکسید اشغال شدند. به طور کلی نانوساختارها در امتداد- رشد Z می کنند تا نانوسیم های یک بعدی تشکیل دهند ودر جهاتX -Y- رشد اضافه تری منجر به ایجاد غشاء ها می شوند. مدلهای گلوله و میله درطرح 1-2 )b( نشان داده شده است. 15 نمک طعام صرفا به عنوان جمع کن در سیستم عمل می کند. نمک طعام قدرت یونی و شیمیایی بالقوه را افزایش می دهد که نیروهای باند کافی برای تشیکل نانوسیم ها ی یک بعدی را تامین می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که نانوسیم ها به تدریج از یک نقطه خاص به ساختار یک بعدی رشد نمی کند. محتملترین مکانیسم رشد این است که نانوذرات میله ای مانند برای اولین بار در محلول تشکیل و سپس ترتیبی را می پذیرد که با کمک کلرید سدیم به نانوسیم های بسیار بلوری تبدیل می شود. در مورد غشاء نفوذ آشکاری از نمک طعام اضافه شده در شکل گیری آنها دیده نمی شود. )یانگ و همکاران 1121( بنابر نکات عنوان شده هدف از این تحقیق آن است که نانوسیلیکات های فلزی با مورفولوژی های متفاوت سنتز گردد تا بتوان از آنها به عنوان بستری مناسب برای حذف فلزات سمی از آب دریا استفاده کرد. 15. mineralizer 11

28 فصل دوم: مروري بر ادبیات تحقیق و پیشینه تحقیق 11

29 یک نیاز اساسی برای زندگی موجودات زنده عمدتا مبتنی بر آب پاک است. با این حال در قرن گذشته تعداد زیادی ازآالینده ها ازطریق انتشار مستقیم و فعالیت های عظیم صنعتی از جمله سوختن سوختهای فسیلی معدن انرژی هسته ای آبکاری تولید فوالد و غیره به منابع آبی راه یافتند. گونه های فلزات سنگین مشتق شده از جیوه سرب آرسنیک کادمیوم کروم و مس از نگرانی های عمده ای به عنوان آلودگی هستند. در چند دهه گذشته تالش های تحقیقاتی قابل توجهی برای جستجوی بهترین راه غلبه بر مشکالت آلودگی های محیط زیست ناشی از دفع نامناسب و نشت این فلزات سنگین سمی انجام شده است. طیف گسترده ای از تکنیک های تحلیلی برای تعیین ردیابی غلظت فلزات در آبهای طبیعی توسعه یافته اند. مهمترین گام در تعیین فلزات سنگین عمدتا بر اساس روشهای اولیه استخراج و پیش تغلیظ می باشد. تکنیکهای سنتی استخراج فلز وابسته به برنامه های کاربردی استخراج مایع مایع تشکیل رسوب و تبادل یونی است. )عبدل- فتاحا و همکاران 1122(. پس از تعیین میزان غلظت فلز سنگین موجود در آب نیاز به روشهایی برای کاهش یا حذف میزان غلظت یون سنگین میباشد. در یکی از مقاالت مطالعه شده با استفاده از سنتز سیلیکا نانو حفره و سپس عاملدار کردن آن حذف یونهای سنگین موجود در آب انجام گرفته است. در این مقاله که توسط تارک ام. عبدل- فتاحا در سال 1122 صورت گرفت ابتدا با مخلوط کردن اتانول %33 و آب مقطر و ان- دودسیل آمین با جرم مولی و تترا اتیل اورتو سیلیکا (TEOS) /91 با جرم مولی / 17 به عنوان یک منبع سیلیکات و سنتز شد سپس با انجام مراحل همزدن و خشک کردن و صاف کردن سیلیکا نانو متخلخل( Silica (NP 18 عاملدار گردید. قابل ذکر استفاده از نانوی سنتز شده و اتانول و) 9 -مرکاپتو پروپیل( تری متوکسی سیالن C1 2H 27N, MW (TEOS, Si(OC 2H 5) 4, MW ) 18. Nanoporous silica 19. (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane 12

30 است برای سنجش ازطیفسنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) الکترون )EI-MS( توسط قرار دادن مستقیم کاوشگر استفاده شد. به عالوه طیف سنجی جرمی القائ پس از آن ظرفیت جذب یونهای فلزی مختلف توسط نانو سیلیکای متخلخل سنتز شده مورد سنجش قرار گرفت. به منظور تعیین ظرفیت جذب مقدار ثابتی از فاز خشک نانوسیلیکای سنتز شده درون محلول یون فلزی )با غلظت ثابت و مشخص( ریخته شد. سپس محلول بافر استات سدیم و اسید به آن افزوده گردید. ظرف مورد نظر بر روی شیکر به مدت 91 دقیقه قرار گرفت و پس از آن غلظت یون باقیمانده در محلول توسط دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. در ادامه زمان شیک تغییر یافت تا تاثیر زمان هم زدن بر میزان جذب بررسی گردد و به این منظور در زمانهای و 91 دقیقه بر روی محلول حاوی یون فلزی و بافر عمل شیک انجام گرفت. با توجه به آنکه ph محلول بافر بر میزان جذب موثر است آزمایش جذب در ph های مختلف محلول بافر ) ( نیز انجام شد. در نهایت جذب یونهای فلزی سمی و غیر سمی موجود در آب شرب مورد بررسی قرار گرفت. میزان جذب نانوسیلیکای متخلخل عاملدار شده ی سنتز شده به عوامل زیر بستگی دارد: 2( نوع یون فلزی که عمل جذب آن مورد آزمایش است. ph )1 )9 )1 )1 )1 محلول بافر مورد استفاده در محلول. زمان همزدن )شیک( محلول. مقدار جاذب مورد استفاده. غلظت محلول بافر. غلظت محلول حاوی یون فلزی. در مقاله دیگری که توسط انبیاء و قاسمیان در سال 1122 انجام شد و در مجله علمی "تحقیق و طراحی در مهندسی شیمی" 22 منتشر شد یکی از روشهای دوستدار محیط زیست توضیح داده شده است که برای حذف فلزات سنگین از محلولهای آبی میتوان از مزوپور سیلیکات حاوی زیرکونیم و آهن استفاده کرد. 20. Fourier Transform Infrared Spectroscopy 21. electron impactmass spectrometry 22. chemical engineering research and design 13

31 این فرآیند شامل سه مرحله ذیل است: )2( سنتز و خواص بستر مزوپور سیلیکات )آماده سازی مواد جاذب که به وسیله پراش اشعه ایکس 23 )XRD( طیفسنجی تبدیل فوریه مادون قرمز( FT-IR ) و مشخص شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی) )SEM 24 )1( بررسی میزان راندمان این بستر جذب جدید برای حذف مس و کادمیوم از محلولهای آبی. )9( بررسی اثرات غلظت فلز ) )ppm مدت زمان تکان دادن )1-1.1 ساعت( 21( بر قدرت جذب. -2.1( و ph جاذب های متعددی مانند مواد مزوپور عاملدار شده با گروه های مختلف آلی در سال های اخیر مورد استفاده قرار گرفته است. بسیاری از مواد مزوپور با توجه به سطح موثر بزرگشان آرایش منافذ سفارشی یکنواخت بودن اندازه منافذ و کنترل تغییر نسبت گروه های عاملیشان دارای ظرفیت جذب عالی میباشند. اگر چه هزینه برای جاذب مزوپروس به ازای هر واحد نسبتا باال است اما در حال اثبات است که برخی از آنها اگر احیا شود مقرون به صرفه است. رگرسیون تجربی نشان داد که جاذب مزوپورس ظرفیت خود را برای جذب فلزات سنگین حتی بعد از استفاده های متعدد تکرار شده حفظ میکند. در اغلب موارد ذکر شده است که برای برنامه های کاربردی محیط زیست و به ویژه برای آماده سازی جاذب فلزات سنگین توسعه مواد نانو حفره عاملدار شده ضروری است. مرحله 2( سنتز مواد سیلیکات مزوپورس به این منظور از روش هیدروترمال استفاده گردید. مقدار مشخصی متاسیلیکات سدیم در آب دیونیزه حل شد سپس زیرکونیل کلراید.هشت آبه 25 و آهن) ΙΙ (نیترات.شش آبه 26 در آب دیونیزه حل شد. پس از آن دو محلول با یکدیگر میکس شدند و تحت شرایط خاص همزده شد و به آن سولفوریک اسید 2 نرمال 27 افزوده گردید و همزده شد و سپس ستیل تری متیل آمونیوم بروماید به محلول اضافه شد و پس از انجام کلیه مراحل هیدروترمال ژلی ایجاد گردید که با حرارت دادن و انجام مراحل نهایی آن مزوپورس سیلیکات حاوی زیرکونیوم و آهن تولید گردید. توجه شود در این مقاله سنتز مزوپورس با نسبتهای مختلفی از زیرکونیوم و آهن صورت گرفت و در نمونه دیگری تنها مزوپور زیرکونیوم سنتز شد. پس از آن با دستگاههای مختلفی مانند پراش اشعه ایکس سنتز مورد بررسی قرار گرفت. 23. X-Ray Diffraction 24. Scanning Electron Microscope 25. Zirconyl chloride.8h2o(zrocl2 8H2O) 26. (Fe(NO3)3 6H2O) 27. Cetyltrimethyl ammonium Bromide 14

32 مرحله 1( بررسی میزان جذب سیلیکا مزوپورس سنتز شده به این منظور مقدار مشخصی از جاذب درون محلول حاوی یون فلزی ریخته شد و پس از رسیدن به حالت تعادل مخلوط فیلتر شده و غلظت باقی مانده یونهای فلزی سنگین توسط دستگاه اسپکتروسکوپی اندازه گیری شد. جذب اتمی شعله) FAAS ( 28 مرحله 9( بررسی اثر کنترل ph ph و غلظت اولیه یون فلز و اثر زمان برای رسیدن به حالت تعادل. محلول آبی بسیار مهم است و محلول زایی فلز را تحت تاثیر قرار میدهد زیرا در های ph متفاوت و غلظت های مختلف یون هیدرونیوم احتمال پیوند با لیگاندهای معدنی مانند هیدروکسید تغییر خواهد کرد. همچنین در این مقاله ثابت شد توسط مزوپورس سیلیکا حاوی زیرکونیوم جذب کادمیوم بهتر انجام میپذیرد. در ضمن جذب توسط مزوپورس سیلیکای حاوی زیرکونیوم بهتر از مزوپورس سیلیکای زیرکونیوم-آهن انجام می پذیرد. در سال 1121 جیکوان هوانگ فلوورهای تیتانات استفاده کردند. 29 و همکارانش برای حذف موثر یونهای فلزی سنگین از نانو برای سنتز این نانوفلوورها از نانوپودرهای آناتاز در محلول سود سوز آور به روش گرمابی)هیدروترمال( استفاده شد. قابل ذکر است تا کنون مواد طبیعی متفاوتی به عنوان جاذب مورد استفاده قرار گرفته است. زیرا بسیار ارزان هستند اما قدرت جذب بسیار کمی دارند و سرعت جذبشان نیز بسیار کم است. به تازگی نانو سیلیکاتهای تیتانات مصنوعی به عنوان جاذب مواد غیر آلی برای جذب بیشتر به کار گرفته شده اند. به عنوان مثال نانو لوله های تیتانات الیه ای بدست آمده از روش هیدروترمال دارای فاصله بین الیه ای انعطاف پذیر ظرفیت تبادل کاتیونی باال مساحت سطحی باال و چگالی باالی گروه عاملی هیدروکسیل در سطح میباشد. همه ی این ویژگیها در باال بردن ظرفیت جذب اهمیت دارند. مشخص شده است که تعداد زیادی از یونهای فلزی سنگین را میتوان به طور موثر توسط نانو لوله های تیتانات( TNT ) 30 و نانو سیم های تیتانات و نانوفلوورهای تیتانات( TNF ) 32 حذف کرد. این جاذبها از نانو ورقهای فوق العاده نازک 31 (TNW) که فقط حاوی چندین الیه اتمی تیتانات میباشد سنتز شده اند. در این مقاله ثابت شد ظرفیت جذب باالتری نسبت به TNW TNF و TNT سرعت و از خود نشان می دهد. برای تعیین میزان جذب یونهای 28. Flame Atomic Absorption Spectroscopy 29. Jiquan Huang 30. Titanate Nano Tubes 31. Titanate Nano Wires 32. Titanate Nano Flowers 15

33 فلزی توسط این جاذبها مقدار مشخصی جاذب TNT, TNF, TNW درون محلول حاوی یون فلزی با غلظت مشخص ریخته شد و برای دو ساعت در دمای اتاق تکان داده شد. سپس جاذب در حال تعلیق و محلول حاوی یون فلزی توسط سانتریفیوژ از هم جدا شدند و در نهایت غلظت یونهای فلزی در طیف سنج انتشار نوری اندازه گیری شد. در این مقاله سرعت جذب و محاسبه جذب رقابتی )بین کادمیوم ΙΙ و روی ) نیز بررسی شد. در این مقاله عنوان شده است نانو فلوورهای تیتانات گزینش پذیری باالیی در حذف کادمیوم ΙΙ نسبت به یونهایی با سمیت کمتر )مانند روی و نیکلΙ ) نشان میدهد. عالوه بر این نانو فلوورهای تیتانات میتوانند به راحتی سنتز شوند و هزینه ساخت آنها نسبتا کم است و بعد از جذب به راحتی از محلول آبی جدا میشوند. که آمینه- در مقاله دیگری مواد نانو مغناطیسی هسته و پوسته اکسید آهن) VΙ ( و اکسید سیلیسیم 33 عاملدار هستند و بعنوان جاذب جدید برای دفع یون های فلزی و سنگین موجود در آب بکار می روند در سال 1121 توسط جیاهونگ وانگ 34 و همکارانش بررسی شده است. ذرات مغناطیسی در ابعاد نانو به سبب سطح گسترده و مزیت منحصر به فرد خود )جداسازی آسان تحت شرایط مغناطیسی خارجی( در زمینه دفع یون های فلزی و سنگین جاذب بالقوه ای بشمار می رود. طبق گزارش ذرات نانو اکسید آهن) VΙ ( که پوشش کیتوزانی دارند در دفع یون های مس موثر هستند. به نظر می رسد که ذرات نانو اکسید آهن) VΙ ( که پوشش اسید هومیک دارند و به شیوه تسریع آماده سازی شده اند بطور موثری جیوه سرب مس و کادمیوم موجود در آب را جذب می کنند. گروه های تیول در سطح ذرات نانو اکسید آهن) VΙ ( و اکسید سیلیسیم با پوشش اسیدی بعنوان لیگاندهای اجباری در یون های فلزی جیوه سرب نقره و کادمیوم عمل می کنند. اخیرا از یک نوع جاذب نانو مغناطیسی که به شیوه کیتوزانی و به دنبال آن با اسید آلفا کتوگالتریک کربوکسیله آماده سازی شده استفاده شده است تا بتوانند یون های مسی محلول های آبی را از بین ببرند. مشخصا مواد آمینه-عاملدارشده برای دفع بخش وسیعی از یون های فلزی همچون مس کادمیوم سرب و... موجود در آب توانایی چشمگیری از خود نشان می دهند که این امر را مرهون توانایی کمپلکس فلزی گروه های آمینه می داند. با جایگزینی پروتون یون فلزی به روش شستشوی اسیدی بازیابی جاذب های آمینه با بار فلزی به راحتی انجام می شود. متاسفانه پرکاربردترین جاذب های مغناطیسی بر پایه اکسید آهن می باشند که نسبت به سنگ شویی تحت شرایط اسیدی حساس هستند. عالوه بر این گروههای 33. Fe 3O 4@SiO Jiahong Wang 16

34 کاربردی که بطور فیزیکی در الیه پوششی به ذرات نانو مغناطیسی می پیوندند نیز نسبت به تصفیه اسیدی آسیب پذیر هستند. سیلیس تحت شرایط اسیدی مقاوم است و همانطور که با مواد پوششی ارگانیک مقایسه می شود در واکنش های ردوکس بصورت راکد باقی می ماند بنابراین به عنوان یک کامپوزیت پوسته ایده آل برای محافظت از هسته مغناطیسی داخلی عمل می کند. ذرات نانو مغناطیسی هسته و پوسته که پوشش سیلیکاتی دارند برای مثال اکسید آهن) VΙ ( و اکسید سیلیسیم اخیرا در زمینه کاربرد پزشکی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پوسته پوشش سیلیس دارای گروه هیدروکسیل سطحی فراوانی است که عاملدار کردن متوالی ذرات نانو مغناطیسی را آسان می کند. در مقاله مذکور یک نوع جاذب نانو مغناطیسی جدید از طریق گروه های آمینه- عاملدار پیوند کوواالنت به سطح ذرات نانو اکسید آهن) VΙ ( و اکسید سیلیسیم برای دفع یون های فلزی و سنگین از محلول آبی سنتز گردید. این گروه ها طی پیوند سطح سیلیکاتی ذرات نانو بوجود آمده و طی فرآیند جذب تا حد کمی تحت تاثیر اسید هومیک موجود در محلول و یا یون های فلزی آلی قرار می گیرند. جاذب مذکور به روش های طیفسنجی تبدیل فوریه مادون قرمز( FT-IR ) انتقال میکروسکوپی الکترون( TEM ) 35 ایکس( XPS ) 36 پراش اشعه ایکس( XRD ) طیف سنجی فوتوالکترون اشعه و... بررسی شد. این جنبه های منحصر به فرد باعث ایجاد پتانسیل فراوانی می گردد که منجر به دفع موثر یون های فلزی در فرآیند تصفیه آب می شود. کیانکیان او یو 37 و همکارانش در سال 1121 بر روی جاذب دیگری برای جذب یونهای فلزی سنگین کار کردند. در این تحقیق میکروسفرمادون مغناطیسی و دو تابعی اکسید آهن )VΙ( و منیزیم متاسیلیکات 38 به روش تبدیل شیمیایی تهیه شد. میکروسفر مستعد شامل هسته مگنتیک و جداره سیلیکاتی منیزیم میباشد. جاذب مغناطیسی جهت دفع کادمیم و سرب و... ارزیابی می شود در ضمن میکروسفر بدست آمده به راحتی از محلول نمونه جداسازی میشود. می دانیم که جذب یون های فلزی سنگین توسط جاذب بستگی به میزان ph محلول دارد چرا که ph بر حذف یون های فلزی و بار سطحی جاذب تاثیر می گذارد. در این مقاله به بررسی رابطه میان عمل جذب و میزان غلظت یون فلزی در تعادل پرداخته شد. در جذب رقابتی Cr 3+, Ni 2+, Co 2+,Cu 2+, Cd Pb و توانایی جذب نهایی اکسید آهن )VΙ( و منیزیم متاسیلیکات در سیستم چند یونی کمتر از مقدار آن در سیستم تک یونی فلزی می باشد که این امر ناشی از وجود سایر یون ها در محلول بوده که بر جذب یک یون خاص موثر است و یون های فلزی برای جذب مواد جاذب با یکدیگر رقابت می کنند. 35. Transmission Electron Microscopy 36. X-ray Photoelectron Spectroscopy 37. Qianqian Ou 38. Fe 3O 4@MgSiO 3 17

35 و همکارانش انجام شد استفاده گردید. در این کار از پژوهشی که در سال 1121 توسط کایشنگ زیا 39 در مقاله مذکور سنتز نانوساختارهای روی سیلیکات انجام گرفت سپس از آنها به عنوان جاذب برای حذف یونهای فلزی سمی استفاده شد. در این مقاله با موفقیت روی سیلیکات با ابعاد موزون با استفاده از سیستم های مختلف سنتز گردید. برای سنتز نانو سیلیکات روی با مورفولوژی حفره های توخالی از سیستم اتانول/ پلی اتیلن گلیکول و برای سنتز نانوسیلیکات روی با مورفولوژی نانوسیم و غشا از سیستم های آبی استفاده شد. چون سیلیکات در مقایسه با دیگر نانوجاذب ها مانند نانوجاذب های آهنی با پایه نانولوله های کربنی و نانوالیاف تیتانات الیه ای کم هزینه ترند از نمونه های سیلیکات روی آماده به عنوان جاذب برای حذف یونهای فلزی سمی استفاده شد. مورفولوژی و خلوص نمونه های به دست آمده با استفاده از میکروسکوپ انتقال الکترونی مجهز به تعیین شدند. پراش اشعه )XRD( X ثبت شدند. غلظت یونهای ردیاب پاشنده انرژی اشعه ایکس )EDX( فلزی در محلول آبی توسط تکنیک همراه استقرایی پالسما )ICP( به دست آمد. برای سنتز نانو حفره توخالی سیلیکات روی به روش گرمآبی در سیستم مخلوط حالل اتانول/ پلی اتیلن گلیکول در روش معمولی ابتدا محلول نیترات روی با اتانول و پلی اتیلن گلیکول 111 مخلوط گردید سپس به آن محلول سدیم سیلیکات افزوده شد و با همزن مغناطیسی همزده شد سپس به آن سود اضافه گردیده هم زده شد و در نهایت با حرارت عمل آوری شد. رسوب تشکیلی سانتریفیوژ شده و با آب مقطر و اتانول شسته شد. سیلیکات روی با مورفولوژی یک بعدی نانوسیم در یک سیستم آبی با کنترل مقدار سدیم سیلیکات به دست آمد. در سنتز معمولی نیترات روی در آب مقطر حل شد سپس آمونیاک ) 11( قطره قطره اضافه شد تا اول رسوب سفید و سپس محلولی شفاف از یونهای کمپلکس تشکیل شود بعد از آن آب و سدیم سیلیکات قطره وار اضافه شد و با تکان دهنده مغناطیسی همزده شد. در نهایت نمک طعام اضافه شد و مخلوط هم زده شد. مخلوط را در اتو کالو تفلون پوشیده مهر و موم شده و درحرارت 111 درجه سانتی گراد نگهداری و در آن دما به مدت 21 ساعت قرار داده شد. سیلیکات روی با مورفولوژی غشاء دو بعدی در یک سیستم آبی به دست آمد. ابتدا روی نیترات در آب مقطر حل شد و محلول آمونیاک ) 11( قطره قطره افزوده شد تا ابتدا رسوب سفید و سپس محلول شفاف از یونهای کمپلکس تشکیل شود سپس آب و سدیم سیلیکات قطره وار اضافه شد. مخلوط هم زده شد 39. Kaisheng Xia 40. Energy Dispersive X-Ray 41. Inductively Coupled Plasma 18

36 سپس در یک اتو کالو تفلون پوش مهر و موم و به شیوه گرمآبی در 111 C به مدت 21 ساعت عمل آوری شد. برای بدست آوردن میزان جذب توسط جاذبهای سنتز شده یون های محلول از سرب) Ⅱ ( نیترات کادمیوم) Ⅱ ( نیترات.چهار آبه کروم) Ⅲ (کلرید.شش آبه و آهن) Ⅲ ( نیترات.نه آبه به عنوان پیش سازها استفاده شد. ph محلول های حاوی یونهای فلزی فوق با اضافه کردن اسید نیتریک رقیق )2/21=V )V / به منظور جلوگیری از هیدرولیز یونهای فلزی بر روی 1 تنظیم شد. برای همه آزمایشات تبادل یون مقدار مشخصی جاذب روی سیلیکات به شیوه آلتراسونیک در آب دیونیزه پراکنده شد و ph روی 7 تنظیم شد. سپس محلول حاوی یونهای فلزی به مخلوط اضافه شده و هم زده شد. در نهایت جامد و مایع با سانتریفیوژ جدا شده و غلظت یون های فلزی در محلول توسط طیف سنجی انتشار پالسمای نوری همراه استقرایی اندازه گیری شد. یک آزمایش کنترل با جایگزین کردن محلول های حاوی یون های فلز با آب مقطر با ph تنظیم شده به همان شیوه انجام شد. در مقاله یاد شده در مقایسه با کره های توخالی سیلیکات منیزیم حوزه توخالی آمورف سیلیکات روی ظرفیت حذف بهتری را نشان دادند. حوزه های توخالی بی شکل بهترین توانایی حذف برای همه یونهای فلزی مورد مطالعه را نشان می دهند. توانایی حذف نانوسیم های کریستالی یک بعدی و غشاء دو بعدی وابسته به عدد اکسیداسیون یون های فلزی هدف است. به طور کلی نانوسیم ها ظرفیت حذف بهتری برای یونهای سه ظرفیتی به خصوص آهن )Ⅲ( نشان می دهند در حالی که غشاء دو بعدی ظرفیت حذف بهتر برای یون های دو ظرفیتی از خود به نمایش میگذارند. با استفاده ازمقاالت مورد مطالعه در این پژوهش به دنبال ساخت جاذبهای جدیدی می باشیم که سرعت و قدرت جذب باالیی داشته باشند و در عین حال هزینه ساخت آن کم باشد. سنتز نانو سیلیکاتهای روی با مورفولوژیهای متفاوت با استفاده از آخرین مقاله توضیح داده شده با موفقیت سنتز گردید. سپس برای بهبود خواص این جاذبها تصمیم به سنتز نانو کامپوزیتی از روی و منیزیم گرفته شد و برای بررسی بهترین وضعیت نانو کامپوزیت در صدهای متفاوتی از روی و منیزیم استفاده شد. سپس به همان روش نانوسیلیکات منیزیم سنتز شد. برای بررسی وضعیت سنتز از طیفسنجی مادون قرمز طیف سنجی (IR) و پراش اشعه ایکس) XRD ( استفاده شد. عکسهای گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی رامان 42 روبشی) )SEM و میکروسکوپ نوری بررسی گردید. نهایتا میزان جذب نانوسیلیکاتهای سنتز شده با دو روش متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد سنتز نانو سیلیکات های مورد نظر با موفقیت انجام 42.Raman Spectroscopy 19

37 گرفته است و این جاذب ها قدرت جذب بسیار باالیی از خود نشان میدهند خصوصا زمانی که ph محلول کنترل گردد میزان جذب و کارایی جاذب به شدت افزایش می یابد. 21

38 فصل سوم: روش اجراي تحقیق 21

39 مواد مورد نیاز: g محلول سیلیکات سدیم( Na2SiO3 ) با دانسیته 1.37=d cm 3 اتانول مطلق سود سوز آور=سدیم هیدروکسید (NaOH) با جرم مولی M=40 g mol و درصد خلوص 99% نمک خوراکی=سدیم کلراید نیتریک اسید 1M (NaCl) با جرم مولی M=58.44 g mol و در صد خلوص 99.5% نمک نیترات روی. چهار آبه نمک نیترات منیزیم. شش آبه پلی اتیلن گلیکول [Zn(NO3)2.4H2O] با جرم مولی M= g mol [Mg(NO3)2.6H2O] با جرم مولی M= g mol )PEG200 ( نمک نیترات کادمیوم. چهار آبه آمونیاک 25% NH3 [Cd(NO3)2.4H2O] با جرم مولی M= g mol و درصد خلوص 98.5% و درصد خلوص 99% و درصد خلوص 99% 22

40 دستگاه هاي استفاده شده در این پژوهش : نام دستگاه سانتریفیوژ شیکر مارک مدل ROTOFIX 32A ORBITAL SHAKER S ph meter AUTOVORTEX MIXER Spectr AA Nuxus 870 Hettich/Zentrifugen STUART SCIENTIFIC METROHM STUART SCIENTIFIC BINDER Varian Thermo Nicholet ph سنج ویبراتور اولتراسونیک آون کوره دستگاه جذب اتمی طیف سنج مادون قرمزIR FT- Raman 960 XDR 3003 PTS BA g Thermo Nicholet SEIFERT Motic METTLER Heidolph طیف سنج رامانRAMAN ردیاب پاشنده انرژی اشعه ایکسXRD میکروسکوپ نوری ترازو همزن با دقت MR

41 آزمایش شماره 1: سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف: روش کار: با توجه به تحقیقات انجام شده مشخص گردید نانو سیلیکاتهای فلزی توانایی قابل توجهی برای جذب یونهای سنگین آالینده ی موجود در آب دارند. همچنین این نوع نانوسیلیکاتهای فلزی با مورفولوژی های مختلف توان جذب متفاوتی خواهند داشت. بنابراین در این پژوهش ابتدا سعی شده است نانو سیلیکات فلز روی با سه مورفولوژی مختلف شامل نانوسیم غشایی و حفره توخالی سنتز گردد. سنتز 1: سنتز نانوسیلیکات روي با مورفولوژي حفره هاي توخالی 43 )نانوحفره توخالی سیلیکات روي( مرحله اول : محلول سازی أ( ابتدا محلول سازی های زیر انجام گرفت: جرم مولی گردید. ب( با استفاده از g نمک نیترات روی.چهار آبه موجود در آزمایشگاه [Zn(NO3)2.4H2O] M= g mol با استفاده از و درصد خلوص 98.5% محلول نیترات روی Zn(NO3)2 0.2 mol L 200µL برداشته شد محلول سیلیکات سدیم با غلظت ت( گردید. با استفاده از سدیم هیدروکسید با جرم مولی مرحله دوم : ترکیب محلولهای تهیه شده: محلول سیلیکات سدیم( Na2SiO3 ) با دانسیته تهیه گردید. تهیه g 1.37=d cm 3 که با سمپلر 0.2 mol L M=40 g mol مقدار 1 ml از محلول Zn(NO3)2 0.2 mol L و درصد خلوص 99% سود 4M تهیه با 91 میلی لیتر اتانول مطلق و 9 میلی لیتر پلی اتیلن گلیکول 111 ترکیب شد. سپس با کمک سمپلر یک میلی لیتر (1000µL) محلول سیلیکات سدیم (Na2SiO3) با غلظت 0.2 mol L با به آهستگی و به کمک همزن مغناطیسی به آن اضافه گردید. در اینجا محلول سفید رنگی در حال تشکیل بود بنابراین برای کامل شدن فرایند تشکیل رسوب به مدت 21 دقیقه محلول بر روی شیکر قرار گرفت. پس از اینکه رسوب سفید به طور کامل تشکیل شد مقدار آن اضافه گردید و مجدد برای 21 دقیقه بر روی شیکر قرار گرفت. 100µL سود 4M به 43. Preparation of zinc silicate hollow spheres 24

42 مرحله سوم: مواد در پانل شیشه ای ریخته شد درب پانل کامل بسته شده و مواد به مدت 33 ساعت در دمای 100 در آون قرار داده شد. رسوب سفید رنگی از ظرف خارج گردید و به آن آب مقطر افزوده شد. رسوب و آب مقطر به مدت 91 دقیقه با سرعت 1111 دور بر دقیقه در دستگاه سانتریفیوژ قرار گرفت. عمل سانتریفیوژ با شرایط عنوان شده سه بار با آب مقطر و یک بار با اتانول تکرار شد. سپس مواد در دمای آزمایشگاه قرار داده شد تا کامال خشک گردد. پس از اینکه نمونه کامل خشک شد پودر سفید بدست آمده در داخل هاون چینی کامال ساییده شد و برای اطمینان از ساخت صحیح ماده ی مورد مطالعه از طیفسنجی مادون قرمز (IR) رامان و پراش اشعه ایکس) XRD ( استفاده شد و ماده ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. سنتز 2: سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي نانو سیم 44 )نانوسیم سیلیکات روي( مرحله اول : محلول سازی با استفاده از 450µL شد محلول سیلیکات سدیم با غلظت مرحله دوم : ترکیب مواد ابتدابه محلول سیلیکات سدیم (Na2SiO3) با دانسیته g 1.37=d cm 3 که با سمپلر برداشته 0.5 mol L (1.6g) 2mmol تهیه گردید. نمک نیترات روی موجود در آزمایشگاه 30 ml ml آمونیاک 25% قطره وار و پس از آن مجدد 60mL آب مقطر اضافه شد. سپس آب مقطر افزوده شد سپس g کلراید به آهستگی افزوده گردیده و پس از آن مخلوط به مدت 91 دقیقه با شیکر همزده شد. مرحله سوم: نمک سدیم مخلوط درون پانل ریخته شد و درب آن محکم بسته شده و به مدت 33 ساعت در دمای 120 در آون قرار داده شد. پس از خروج مواد از آون برای خشک شدن کامل مواد سنتز شده محتویات درون بوته چینی ریخته شد درب آن بسته شد و داخل کوره در دمای 240 به مدت 91 دقیقه قرار داده شد. پس از خروج مواد از کوره مواد جامد سفید رنگ سنتز شده در داخل هاون ساییده شد. برای حصول اطمینان از صحت انجام آزمایش از پودر نانو سیم سیلیکات روی سنتز شده طیف مادون قرمز (IR) رامان و پراش اشعه ایکس) XRD (گرفته شد. 44. Synthesis of nanowires 25

43 سنتز 3: سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي غشایی 45 )نانوغشاء سیلیکات روي( مرحله اول : محلول سازی دقیقا مانند محلول سازی سنتز نانوسیم سیلیکات روی انجام گرفت و تنها تفاوت آنها در مقدار جرم برداشته شده ی نیترات روی میباشد مرحله دوم : ترکیب مواد مقدار 2.654g=2mmol نمک نیترات روی آزمایشگاه در 50mL آب مقطر حل شد سپس 5.5mL 6mL تا آمونیاک قطره وار افزوده شد تا ابتدا رسوب سفید تشکیل و سپس محلول شفاف از یونهای کمپلکس ایجاد شود. مجدد با غلظت مرحله سوم: 100mL آب مقطر به آهستگی افزوده شد و پس از آن 25mL 0.5 mol L محلول سیلیکات سدیم به محلول اضافه گردید. مخلوط باال به مدت 21 دقیقه بر روی شیکر هم زده شد. این مرحله نیز دقیقا مانند مرحله ی سوم سنتز نانوسیم می باشد. بنابراین توجه شود تفاوت دو سنتز نانو سیم و غشایی در مقدار مواد بکار رفته سرعت افزوده شدن مواد به یکدیگر و نمک افزوده شده به نانو سیم می باشد. آزمایش شماره 2: بررسی وضعیت جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف: برای بررسی میزان جذب یون کادمیوم توسط جاذبهای سنتز شده در کل تحقیق از دو روش استفاده گردید. روش اول با کنترل ph در محلول نمکی- محلول حاوی جاذب و روش دوم بدون کنترل.pH میزان جذب کلیه مواد سنتز شده به روش اول بررسی گردید و از روش دوم در آزمایش 21 برای مقایسه روشهای جذب استفاده شد. بررسی میزان جذب یون کادمیوم توسط 0.005g از نانو سیلیکاتهاي سنتز شده به روش اول: روش اول: کنترل ph در محلول نمکی و محلول حاوی جاذب فرضیه تحقیق این است که نانو سیلیکاتهای فلزی جاذبهای قوی ای برای آالینده های یونهای سنگین موجود در آب می باشند. در این مرحله به روش زیر میزان جذب کادمیوم با استفاده از نانو سیلیکاتهای سنتز شده مورد آزمایش قرار گرفت. مراحل آزمایش: 2( نیتریک اسید موجود در آزمایشگاه 21 مرتبه رقیق شد.) )V/V=1/ Preparation of membranes 26

44 1 (تهیه محلول نیترات کادمیوم با استفاده از نمک نیترات کادمیوم. قابل ذکر است پس از تهیه محلول برای محاسبه دقیق غلظت محلول تهیه شده از دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی استفاده شد. با توجه به اختالف حقیقی میزان در صد خلوص ماده مورد استفاده و خطاهای موجود آزمایشگاهی طبق پیوست 2-2 (sample001) غلظت حقیقی محلول 0.229ppm بدست آمد. 9( آمونیاک 25% موجود در آزمایشگاه 21 مرتبه رقیق شد.( V/V=1/10 (NH3 ph )1 محلول نیترات کادمیوم )مرحله 1( توسط دستگاه ph متر مورد سنجش قرار گرفت. سپس با کمک نیتریک اسید مرحله 2 ph )1 مقدار g محلول به 1 رسانده شد. از سه نانو سیلیکات روی ساخته شده با سه مورفولوژی حفره توخالی نانو سیم و غشایی درون سه بالن ژوژه ی 25mL ریخته شد. 1( به هر سه ظرف مقدار 10mL آب مقطر افزوده گردید. 7( درب هر سه ظرف توسط پارافیلم مهر و موم شد و به مدت 91 دقیقه در دستگاه آلتراسونیک قرار داده شد. 3( پس از خروج مواد از آلتراسونیک ph محلول جاذب و آب مقطر توسط نیتریک اسید مرحله 2 )در صورت قلیایی بودن محیط( و آمونیاک مرحله 9 )در صورت اسیدی بودن محیط( به 7 رسانده شد و کنترل گردید. 3( سپس به جاذبها که دارای ph=7 میباشند 10mL محلول نیترات کادمیوم مرحله 1 افزوده گردید. 21( ظروف محلول جاذب و آب نمک با پارافیلم مهر و موم شد و به مدت 21 ساعت با کمک شیکر هم زده شد. 22( فاز جامد و مایع مخلوط به کمک سانتریفیوژ با سرعت 1111 دور بر دقیقه در زمان 91 دقیقه جدا شد. 21( مخلوط توسط کاغذ صافی صاف شد و محلول 2111 مرتبه رقیق شد. 29( غلظت یون کادمیوم محلول شفاف بدست آمده توسط دستگاه جذب اتمی خوانده شد. میزان غلظت کادمیوم موجود در محلول قبل و پس از استفاده از جاذب های سنتز شده در جدول شماره 2-1 و نمودارهای 2-1 و 1-1 قابل مشاهده میباشد. همچنین اصل نتایج بدست آمده از دستگاه جذب اتمی در پیوست 2-2 (sample003-sample004-sample005) موجود است. دراین پژوهش نانو سیلیکات فلزی با مورفولوژی نانوسیم و نانوغشاء با درصد مختلفی از روی و منیزیم سنتز گردیده است. نامگذاری ترکیبات سنتز شده به 1 طریق انجام شده است. البته گرچه فرم نوشتن متفاوت است اما منظور یکی است. مثال منظور از"نانوسیلیکات منیزیم با مورفولوژی 27

45 غشایی" همان "نانوغشاء سیلیکات منیزیم" است یا "نانوسیلیکات روی با مورفولوژی نانوسیم" همان "نانوسیم سیلیکات روی" است. از این نکته تا پایان تحقیق می توان استفاده کرد. آزمایش شماره 3: بهینه سازي نانوسیم سیلیکات هاي فلزي سنتز شده توسط عمل کامپوزیت: با توجه به قابلیت جذب مناسب نانوسیلیکات روی سنتز شده که در آزمایش شماره 1 مورد بررسی قرار گرفت و نتایج مناسبی که مشاهده گردید دراین مرحله سعی شد تا نانو سیلیکات روی با منیزیم ترکیب شود و در واقع سنتز نانو سیلیکات روی و منیزیم با در صدهای متفاوتی از روی و منیزیم تولید گردد. بنابراین آزمایش مربوط به چهارمین سنتز آغاز گردید سنتز 4: سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي نانوسیم: مرحله اول : محلول سازی تهیه محلول سیلیکات سدیم( Na2SiO3 ) با غلظت مرحله دوم : ترکیب مواد 0.5 mol L ابتدا a g=1.8mmol نمک نیترات روی و 1.036g=0.2mmol 2111 میلی لیتری ریخته شد.b.c به آن سپس 200 ml 100 ml آب مقطر افزوده شد تنظیم و ثابت گردیده و به طور دائم همزده شود. نمک نیترات منیزیم درون پانل آمونیاک 25% قطره قطره افزوده شد. توجه شود دمای محلول برروی 50 با افزودن آمونیاک به محلول حاوی یون.d.e.f شد. منیزیم یون کمپلکس تشکیل نمیگردد بنابراین بر خالف هنگام سنتز نانو سیم سیلیکات روی با افزودن آمونیاک مخلوط شفاف نمیگردد و همچنان رسوب سفید رنگ در مخلوط مشاهده خواهد شد. محلول به مدت 13 ساعت بر روی شیکر قرار داده شد. پس از آن مجدد 400mL آب مقطر افزوده شد و در حین افزوده شدن مخلوط با شیکر همزده شد. 60mL سپس.g.h محلول سیلیکات سدیم 0.5M به آهستگی افزوده شده و در حین افزوده شدن همزده مجدد مخلوط 91 دقیقه بر روی شیکر همزده شد g سپس ساعت با شیکر همزده شد. مرحله سوم: نمک سدیم کلراید به آهستگی افزوده گردیده و پس از آن مخلوط به مدت 11 28

46 مخلوط درون پانل ریخته شد و درب آن محکم بسته شده و به مدت 13 ساعت در دمای 150 در آون قرار داده شد. پس از خروج مواد از آون برای خشک شدن کامل مواد سنتز شده محتویات درون بوته چینی ریخته شد درب آن بسته شد و داخل کوره در دمای 240 به مدت 91 دقیقه قرار داده شد. پس از خروج مواد از کوره مواد جامد سفید رنگ سنتزشده در داخل هاون چینی ساییده شد و از الک با مش 111 رد شد. در این مرحله پودر نانو سیلیکات فلزی آماده گشته است. برای حصول اطمینان از صحت انجام آزمایش از پودر نانوسیم سیلیکات کامپوزیت سنتز شده طیف مادون قرمز (IR) رامان و پراش اشعه ایکس) XRD (گرفته شد. سنتز کلیه نانوسیم سیلیکات های روی و منیزیم مشابه میباشد و تفاوت تنها در مقدار مواد مصرفی است. بنابراین از این به بعد تنها مقدار مواد مصرفی ذکر میگردد و روش کار همان است که در قسمت سنتز شماره 1 ذکر گردید. سنتز 5 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %29 با مورفولوژي نانوسیم: a. Zn(NO3)2 1.6mmol=10.617g b. Mg(NO3)2 0.4mmol=2.59g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 75mL g. NaCl 50 g سنتز 6 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 با مورفولوژي نانوسیم: a. Zn(NO3)2 1.4mmol=9.29 g b. Mg(NO3)2 0.6mmol=3.885 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 75mL g. NaCl 50 g سنتز 0 : سنتز نانو سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 با مورفولوژي نانوسیم: a. Zn(NO3)2 1.2mmol=7.963 g b. Mg(NO3)2 0.8mmol=5.18 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 75mL g. NaCl 50 g 29

47 سنتز 0 : سنتز نانو سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 با مورفولوژي نانوسیم: a. Zn(NO3)2 1 mmol=6.635 g b. Mg(NO3)2 1 mmol=6.475 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 75mL g. NaCl 50 g سنتز 0 : سنتز نانو سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 با مورفولوژي نانوسیم: a. Zn(NO3)2 0.8mmol=5.308 g b. Mg(NO3)2 1.2mmol=7.77 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 75mL g. NaCl 50 g سنتز 19 : سنتز نانو سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 با مورفولوژي نانوسیم: a. Zn(NO3)2 0.6mmol=3.981 g b. Mg(NO3)2 1.4mmol=9.065 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 75mL g. NaCl 50 g h. سنتز 11 : سنتز نانو سیلیکات روي %29 و منیزیم %09 با مورفولوژي نانوسیم: a. Zn(NO3)2 0.4mmol=2.654g b. Mg(NO3)2 1.6mmol=10.36g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 75mL g. NaCl 50 g آزمایش شماره 4: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوسیم سیلیکات فلزي و تغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم برای بررسی میزان قدرت جذب نانوسیلیکاتهای سنتز شده دقیقا از روش آزمایش شماره 1 با همان مواد و همان نسبتها استفاده شد. البته مجدد محلول نیترات کادمیوم با غلظت 5ppm با استفاده از نمک نیترات 31

48 کادمیوم تهیه گردید که دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی غلظت دقیق آن را )طبق پیوست 1-2( 3.194ppm نشان داد. توجه: در مرحله 1 آزمایش شماره 1 مقدار جاذب بکار رفته 0.005g آزمایش مقدار جاذبهای بکار رفته میباشد. 0.01g بود اما در این قسمت از نتایج بدست آمده در جدول 1-1 قابل مشاهده میباشد. نمودارهای ترسیمی 9-1 و 1-1 مربوط به همین نتایج قابل بررسی است. ضمنا اصل نتایج گرفته شده از دستگاه جذب اتمی در پیوست های شماره 1-2 و 9-2 است. آزمایش شماره 5: بهینه سازي نانوغشاء سیلیکات هاي فلزي سنتز شده توسط عمل کامپوزیت: سنتز 12 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي غشایی: مرحله اول : محلول سازی تهیه محلول سیلیکات سدیم( Na2SiO3 ) با غلظت مرحله دوم : ترکیب مواد 0.5 mol L ابتدا a g=1.8mmol نمک نیترات روی و 1.036g=0.2mmol 1000 ml.b.c ریخته شد به آن سپس 200 ml 100 ml آب مقطر افزوده شد تنظیم و ثابت گردید و به طور دائم همزده شود. نمک نیترات منیزیم درون پانل آمونیاک 25% قطره قطره افزوده شد. توجه شود دمای محلول برروی 50.d.e.f همزده شد. محلول به مدت 13 ساعت بر روی شیکر قرار داده شد. پس از آن مجدد 400mL آب مقطر افزوده شد و در حین افزوده شدن مخلوط با شیکر همزده شد. سپس 100mL.g محلول سیلیکات سدیم 0.5M به آهستگی افزوده شده و در حین افزوده شدن مجدد مخلوط 11 ساعت بر روی شیکر همزده شد. مرحله سوم: مخلوط درون پانل ریخته شد و درب آن محکم بسته شده و به مدت 13 ساعت در دمای 150 در آون قرار داده شد. پس از خروج مواد از آون برای خشک شدن کامل مواد سنتز شده محتویات درون بوته چینی ریخته شد درب آن بسته شد و داخل کوره در دمای 240 به مدت 91 دقیقه قرار داده شد. 31

49 پس از خروج مواد از کوره مواد جامد سفید رنگ سنتزشده در داخل هاون چینی ساییده و از الک با مش 111 رد شد. در این مرحله پودر نانو سیلیکات فلزی آماده گشته است. برای حصول اطمینان از صحت انجام آزمایش از پودر نانو سیلیکات های کامپوزیت غشایی سنتز شده طیف های مادون قرمز (IR) رامان و پراش اشعه ایکس) XRD ( گرفته شد. سنتز کلیه نانوغشاهای سیلیکات های روی و منیزیم مشابه میباشند و تفاوت تنها در مقدار مواد مصرفی است بنابراین از این به بعد تنها مقدار مواد مصرفی ذکر میگردد و روش کار همان است که در قسمت سنتز شماره 21 ذکر گردید. سنتز 13 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %29 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 1.6mmol=10.617g b. Mg(NO3)2 0.4mmol=2.59g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL سنتز 14 : سنتز نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 1.4mmol=9.29 g b. Mg(NO3)2 0.6mmol=3.885 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL سنتز 15: سنتز نانو سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 1.2mmol=7.963 g b. Mg(NO3)2 0.8mmol=5.18 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL سنتز 16: سنتز نانو سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 1 mmol=6.635 g b. Mg(NO3)2 1 mmol=6.475 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL 32

50 سنتز 10: سنتز نانو سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 0.8mmol=5.308 g b. Mg(NO3)2 1.2mmol=7.77 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL سنتز 10: سنتز نانو سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 0.6mmol=3.981 g b. Mg(NO3)2 1.4mmol=9.065 g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL سنتز 10: سنتز نانو سیلیکات روي %29 و منیزیم %09 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 0.4mmol=2.654g b. Mg(NO3)2 1.6mmol=10.36g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL سنتز 29: سنتز نانو سیلیکات روي %19 و منیزیم %09 با مورفولوژي غشایی: a. Zn(NO3)2 0.2 mmol=1.327 g b. Mg(NO3)2 1.8 mmol= g c. H2O 250mL d. NH3 30mL e. H2O 500mL f. Na2SiO3 (0.5M) 125mL آزمایش شماره 6: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوغشاءسیلیکات فلزي و تغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم برای بررسی میزان قدرت جذب نانوسیلیکاتهای سنتز شده دقیقا از روش آزمایش شماره 1 با همان نسبتها استفاده شد. نتایج بدست آمده در جدول 9-1 قابل مشاهده میباشد. نمودارهای ترسیمی 1-1 و 1-1 مربوط به همین نتایج قابل بررسی است. ضمنا اصل نتایج گرفته شده از دستگاه جذب اتمی در پیوست های شماره و 1-2 است. 33

51 آزمایش شماره 0: سنتز 21 : 1-0: سنتز نانو سیلیکات منیزیم با مورفولوژي غشایی)نانوغشاء سیلیکات منیزیم(: این سنتز دقیقا مانند سنتز نانوسیلیکات کامپوزیت روی و منیزیم با مورفولوژی غشایی میباشد. توضیح این سنتز به طور کامل در سنتز شماره 21 ذکر گردیده است. تنها تفاوت در مقدار نیترات منیزیم می باشد و از نیترات روی استفاده نشده است. مقدار نیترات منیزیم مورد استفاده: Mg(NO3)2 2 mmol=12.95 g 2-0: اندازه گیري میزان جذب کادمیوم توسط نانو غشاء سیلیکات منیزیم : همانطور که عنوان گردید برای بررسی قدرت جذب مواد سنتز شده از روش آزمایش شماره 1 استفاده شده است. مقدار مواد برداشته شده نیز به همان نسبت ذکر شده می باشد. توجه شود: در این قسمت از آزمایش نیز مقدار جاذب بکار رفته 0.01g (Sample 010) است. نتایج در جدول 1-1 و نمودار 7-1 مشاهده می گردد. اصل نتیجه آزمایش نیز در پیوست 1-2 آزمایش شماره 0: قابل رویت می باشد. محاسبه غلظت بهینه در نانوغشاءسیلیکات روي %59 و منیزیم %59 روش دوم:جذب ساده و بدون کنترل : ph به روش جذب بدون کنترل :ph در آزمایش شماره 1 گفته شد برای جذب کادمیوم توسط جاذب از 1 روش می توان استفاده کرد. تا به این قسمت از تحقیق کلیه جذب ها توسط روش کنترل ph انجام گرفت. در اینجا با استفاده از روش دوم یعنی بدون آنکه ph محلولها تنظیم و تثبیت شود غلظت بهینه بدست آمد. برای اینکه بدانیم نانوسیلیکاتهای سنتز شده در چه غلظتی بیشترین و بهترین میزان جذب را دارند آزمایش زیر انجام گرفت:.a.b به طور اتفاقی یکی از نانو سیلیکاتهای سنتز شده )نانوی سنتز شده شماره 21 یعنی نانوغشای سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 (انتخاب شد. در شش ظرف مقادیر ذکر شده در زیر نانو سیلیکات مورد نظر ریخته شد. ظرف : g ظرف 1 : g ظرف 9 : 0.01 g ظرف 1 : 0.02 g 34

52 ظرف 1: 0.03 g ظرف : g.c سپس به هر ظرف به طور یکسان و به کمک پیپت 10cc.d.e.f.g محلول نیترات کادمیوم افزوده شد. ظروف مورد نظر توسط پارافیلم مهر و موم شد و به مدت یک ساعت درون دستگاه آلتراسونیک به منظور پخش و یکنواخت سازی قرار گرفت. شد. مواد پس از خروج از آلتراسونیک برای جدا شدن فاز جامد و مایع آن درون دستگاه سانتریفیوژ قرار گرفت. دور دستگاه سانتریفیوژ بر روی 1111 دور بر دقیقه و زمان آن 91 دقیقه تنظیم شد. سپس دو فاز با استفاده از کاغذ صافی از یکدیگر جدا شدند. غلظت یون کادمیوم موجود در فاز مایع توسط دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی اندازه گیری در صد جذب نمونه ها در جدول 1-1 و نمودار 3-1 قابل مشاهده میباشد.اصل نتایج در پیوست و 7-2 دیده می شود. است ( از این آزمایش برای 1 بررسی میتوان استفاده کرد: 2 -در چه غلظتی بیشترین میزان جذب این نانو سیلیکات وجود خواهد داشت )غلظت بهینه کدام 1 -آیا تغییر نوع روش جذب در میزان جذب تاثیر دارد یا خیر بررسی هاي دیگري که با استفاده از آزمایشات انجام شده بدست آمد با توجه به آنکه آزمایشات در شرایط یکسانی انجام گرفت از نتایج همان آزمایشات برای بررسی های ذکر شده در ذیل می توان استفاده کرد. بررسی 1 : بررسی تاثیر نوع روش جذب بر مقدار جذب روش اول: کنترل ph در محلول نمکی و محلول حاوی جاذب: در آزمایش 1 در صد جذب کادمیوم توسط سنتز 21 اندازه گیری شد که با استفاده از روش کنترل ph انجام گرفت و نتیجه آن در پیوست 9-2 Sample005 : ph روش دوم:جذب ساده و بدون کنترل دیده می شود. درآزمایش 3 در صد جذب کادمیوم توسط سنتز 21 در ظرف 9 به روش ساده اندازه گیری شد و نتیجه آن در پیوست 1-2 Sample001 کنترل ph در جدول 1-1 و نمودار 3-1 دیده میشود. وجود دارد. نتایج مقایسه دو روش جذب با کنترل ph و بدون ضمنا روش کار در همان آزمایشات 1 و 3 به طور کامل توضیح داده شده است. 35

53 بررسی 2 : بررسی اثر نوع فلز بر میزان جذب نانو سیلیکات فلزي: به این منظور در صد جذب نانوغشاء سیلیکات منیزیم )سنتز 12 ( و نانوغشاء سیلیکات روی )سنتز 9 ( مورد مقایسه قرار گرفت تا بتوان بررسی کرد که آیا تغییر نوع فلز در نانوسیلیکات فلزی باعث تغییر میزان جذب کادمیوم می شود یا خیر قابل ذکراست نتایج درجدول 7-1 و نمودار 21-1 قابل مشاهده است. اصل نتایج نیز در پیوست 2-2 (Sample 005) برای روی و پیوست 1-2 (Sample 010) برای منیزیم وجود دارد. بررسی 3 :بررسی قدرت جذب نانوسیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت : در این قسمت به بررسی کلی میزان جذب نانوسیلیکات هایی با در صد مختلفی از روی و منیزیم پرداخته می شود. در این شرایط مورفولوژی جاذب ها یکسان در نظرگرفته شد. در اینجا از نتایج آزمایشات قبلی شماره 1 1 و 1 استفاده گردید. بررسی نهایی در جدول 3-1 و نمودار 22-1 دیده می شود. عکس هاي میکروسکوپ نوري و :SEM در انتها باید ذکر گردد برای بررسی میزان پراکندگی ذرات سنتز شده در حالل از دستگاه میکروسکوپ نوری استفاده شد. به این منظور ابتدا 1 نمونه از مواد سنتز شده )با شماره های و 12( به طور اتفاقی انتخاب شد و مقدار 0.005g از آنها درون چهار بالن ژوژه ریخته شد. سپس 50mL اتانول به آن افزوده شده و بالون ژوژه ها با پارافیلم مهر و موم شد پس از آن مدت 1/1 ساعت در دستگاه آلتراسونیک قرار داده شد و نهایتا مقداری از محلول بر روی الم دستگاه میکروسکوپ نوری ریخته با المل پوشانده و با عدسی 10X مشاهده گردید. تصاویرگرفته شده از دستگاه میکروسکوپ نوری در انتهای فصل 1 مشاهده می گردد. سپس برای تعیین دقیق اندازه ذرات از SEM استفاده شد. نتایج و تصاویر گرفته شده ی SEM نیز در فصل 1 موجود است. 36

54 فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها )یافته ها( 37

55 آزمایش شماره 1: نتایج سنتز نانو سیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف: 1. طیف مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي حفره هاي توخالی طیف طیف های IR مربوط به نانو سیلیکات روی با مورفولوژی حفره های توخالی در محدوده در طیف مادون قرمز گرفته شده پیک در فرکانس 1- cm که مربوط به گروه OH میباشد مشاهده میگردد. پیک قابل مشاهده دیگری در فرکانس محدوده ی 1- cm وجود دارد که میتواند مربوط به Si-O باشد که قطعا اتصال دیگری دارد و صحت آن را میتوان با پیک 1- cm که Si-O-Si را نشان میدهد ثابت کرد. با باز کردن محدوده ی فرکانس 1- cm 500 تا 1- cm 1200 طیف مادون قرمز زیر بدست آمد. طیف طیف های IR مربوط به نانو سیلیکات روی با مورفولوژی حفره های توخالی در محدوده

56 در این محدوده ی فرکانس میتوان اتصاالت روی (Zn) به اکسیژن را در فرکانس 1- cm و اتصال Zn-O-Si را در فرکانس 1- cm مشاهده کرد. طیف طیف Raman مربوط به نانو سیلیکات روی با مورفولوژی حفره های توخالی توضیح طیف های رامان از صفحه 71 در همین فصل به طور کامل نوشته شده است. 1. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي نانو سیم )نانوسیم سیلیکات روي( طیف طیف IR مربوط به نانو سیم سیلیکات روی (nanowires) تفاوت سنتز شماره 2 و 1 تنها در نوع شکل ساختار نانوی آن میباشد. 39

57 با توجه به آنکه ماده سنتز شده از نظر اتمهای سازنده مانند نمونه 1 هر دو دیده شود. میباشد انتظار میرود پیکهای مشابهی در پیک در طول موجهای 1- cm ( , ), نشان دهنده ی گروه O-H و N-H میباشد که احتماال N-H به دلیل استفاده از آمونیاک در تهیه و سنتز این ماده میباشد. پیک کوچک -1 cm می تواند مربوط به اتصال سیلیسیم به سه اکسیژن باشد. پیک تیز محدوده ی آن میتواند با توجه به پیک Si-O مربوط به cm -1 Si-O-Si مربوط به cm -1 )که قطعا اتصال دیگری دارد ) است. اتصال دیگر و با توجه به -1 cm مربوط به Zn-O cm باشد. همچنین برای تایید این نکته پیک 1- Zn-O-Si را به ما نشان خواهد داد. طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روی طیف طیف XRD مربوط به نانو سیم سیلیکات روی 41

58 توضیح طیف های XRD مربوط به کلیه سنتزهای انجام شده از صفحه 71 به بعد در همین فصل نوشته شده است. 3. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي با مورفولوژي غشایی)نانوغشاء سیلیکات روي( طیف طیف IR مربوط به نانوغشاء سیلیکات روی تفاوت سنتز شماره 1 و 9 نیز در نوع شکل ساختار نانو میباشد پس انتظار میرود محدوده ی فرکانس های مشابهی باشد. مشاهده ی پیک ها در پیک محدوده ی 1- cm الی مربوط به گروه O-H است. قابل ذکر است در cm -1 این سنتز از آمونیاک استفاده شده است بنابراین پیک 1- cm میتواند مربوط به اتصال N-H باشد. O پیک مربوط بهO-Si-O cm -1 پیک -1 cm مربوط به O-Si-O پیک -1 cm و -1 cm مربوط به Si-O-Si و پیک 1- cm مربوط به Si-O Zn-O مربوط به cm -1 Zn-O-Si پیک -1 cm مربوط به و نهایتا پیک محدوده ی میباشد. 41

59 طیف طیف Raman مربوط به نانوغشاء سیلیکات روی طیف طیف XRD مربوط به نانوغشاء سیلیکات روی 42

60 غلظت( mg/l ) آزمایش شماره 2: بررسی وضعیت جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف: نتایج بررسی میزان جذب یون کادمیوم توسط 0.005g از نانو سیلیکاتهاي سنتز شده : روش انجام تحقیق به طور کامل در فصل 3 قسمت آزمایش 2 نوشته شده است. جدول 1-2- نتایج جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکاتهای روی شماره توضیح غلظت قبل از استفاده غلظت بعد از استفاده میزان در صد جذب نمونه از جاذب( mg/l ) از جاذب( mg/l ) جذب( mg/l ) 51.53% پس ازاستفاده از نانو سیلیکات روی حفره های توخالی Sample % پس از استفاده از نانو سیم سیلیکات روی Sample % پس از استفاده از نانوغشاء سیلیکات روی Sample غلظت قبل از استفاده از جاذب) mg/l ( غلظت بعد از استفاده از جاذب) mg/l ( Sample3 Sample2 Sample1 شماره نمونه بر مبنای شماره سنتز انجام شده 0 نمودار ۱ ۴ غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانو سیلیکاتهاي روي 43

61 درصد 44.98% 51.53% 60.00% 50.00% 38.43% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% sample 3 sample 2 sample % شماره نمونه بر مبنای شماره سنتز انجام شده نمودار ۴-2 در صدجذب یون کادمیوم توسط نانو سیلیکاتهاي روي آزمایش شماره 3: نتایج بهینه سازی نانوسیم سیلیکات های فلزی سنتز شده توسط عمل کامپوزیت: 4. طیف هاي مربوط به نانوسیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي نانوسیم: طیف طیف IR نانو سیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 44

62 این سنتز نیز مانند سنتز شماره 1 میباشد با این تفاوت که عالوه بر روی مقداری منیزیم به ماده سنتز شده افزوده گردیده است. اتصاالت منیزیم به صورتهای Mg-O و Mg-O-Si می باشد. می دانیم پیوند بین اتمهایی با اجرام سنگین تر )بزرگتر ) در فرکانس پایین تری نسبت به پیوند بین بنابراین انتظار میرود پیک اتمهای با اجرام سبک ارتعاش میکنند. 46 های مربوط به روی در فرکانس cm -1 متفاوتی نسبت به پیک های منیزیم مشاهده گردد. بنابر نکات عنوان شده پیک پیک -1 cm مربوط به O-H مربوط به اتصال سیلیسیم به سه گروه اکسیژن پیک -1 cm مربوط به Si-O و نهایتا پیک های ) (998.18, , , cm -1 به ترتیب میتوانند مربوط به Mg-O, Zn-O, Mg-O-Si, Zn-O-Si باشند. 1 طیف مادون قرمز ابتدایی در سنتزهای شماره 2 تا 1 به طور کامل تشریح گردید. با توجه به آنکه طیف های بدست آمده پیک های مشابهی دارند و علت تشابه پیک ها در تشابه ساختار مواد سنتز شده میباشد بنابراین توضیح کلیه طیف های مادون قرمز بدست آمده به صورت یکجا در انتهای همین فصل صفحه 71 نوشته شده است. الزم به ذکر است از این پس برای مشاهده اختالف پیک توجه بیشتری شود. ها به در صد نور عبوری 47 طیف طیف Raman نانوسیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 پاویا نگرشی بر طیف سنجی %Transmitance 45

63 طیف طیف XRD نانوسیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 5. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %29 با مورفولوژي نانوسیم: طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 46

64 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 47

65 1. طیف های مربوط به نانو سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 با مورفولوژی نانوسیم: طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 48

66 0. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %69 و منیزیم %49 با مورفولوژي نانوسیم: طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 49

67 0. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 با مورفولوژي نانوسیم: طیف طیف IR نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 طیف طیف Raman نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 طیف طیف XRD نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 51

68 0. طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %49 و منیزیم %69 با مورفولوژي نانوسیم: طیف طیف IR نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 طیف طیف Raman نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 طیف طیف XRD نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 51

69 19.طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %39 و منیزیم %09 با مورفولوژي نانوسیم: طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %91 و منیزیم %71 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %91 و منیزیم %71 طیف طیف XRD مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %91 و منیزیم %71 52

70 11.طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %29 و منیزیم %09 با مورفولوژي نانوسیم: طیف طیف IR مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %31 طیف طیف Raman مربوط به نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %31 طیف طیف XRD مربوط به نانو سیمسیلیکات روی %11 و منیزیم %31 53

71 آزمایش شماره 4: بررسی تاثیر کامپوزیت ساختن نانوسیم سیلیکات فلزي وتغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم در این آزمایش از 1.12 گرم جاذب استفاده شده است و روش جذب بکار رفته همان روش کنترل ph میباشد. روش کار در صفحه 91 آزمایش 1 فصل 9 توضیح داده شده است. جدول 1-1 : نتایج جذب کادمیوم توسط 0.01 g نانوسیلیکاتهای روی و منیزیم با مورفولوژی نانوسیم شماره توضیح غلظت قبل از استفاده غلظت بعد از استفاده میزان در صد نمونه از جاذب( mg/l ) از جاذب( mg/l ) جذب( mg/l ) جذب 44.36% پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 Sample % پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 Sample % پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 Sample % پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 Sample % پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 Sample % پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 Sample % پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %91 و منیزیم %71 Sample % پس از استفاده از نانوسیم سیلیکات روی %11 و منیزیم %31 Sample 11 54

72 ) mg/l (غلظت غلظت قبل از استفاده از جاذب) mg/l ( غلظت بعد از استفاده از جاذب) mg/l ( و منیزیم Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample Sample نمودار ۴-3 : غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانوسیم سیلیکاتهاي روي % 48.78% 48.56% 49.21% 49.15% 50.00% 49.00% 48.00% 45.96% 47.00% 46.00% 44.18% 44.36% 45.00% 44.00% 43.00% 42.00% Sample 11Sample 10 Sample 9 Sample 8 Sample 7 Sample 6 شماره نمونه بر مبناي شماره سنتز انجام شده Sample 5 Sample % نمودار ۴-۴: درصد جذب یون کادمیوم توسط نانوسیم سیلیکاتهاي روي و منیزیم 55

73 آزمایش شماره 5: بهینه سازي نانوغشاء سیلیکات هاي فلزي سنتز شده توسط عمل کامپوزیت: 12.طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %19 با مورفولوژي غشایی: طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 56

74 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 13.طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %29 با مورفولوژي غشایی: طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 57

75 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 58

76 14.طیف هاي مربوط به نانو سیلیکات روي %09 و منیزیم %39 با مورفولوژي غشایی: طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات روی %71 و منیزیم %91 59

83 آزمایش شماره 6: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوغشاءسیلیکات فلزي وتغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم جدول 9-1 : نتایج جذب کادمیوم توسط 0.01 g نانوسیلیکاتهای روی و منیزیم با مورفولوژی غشایی شماره نمونه توضیح غلظت قبل از استفاده غلظت بعد از استفاده میزان در صد از جاذب( mg/l ) از جاذب( mg/l ) جذب( mg/l ) جذب 46.99% 45.24% پس از استفاده از نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %21 پس از استفاده از نانوغشاء سیلیکات روی %31 و منیزیم %11 پس از استفاده از نانوغشاء Sample 12 Sample % سیلیکات روی %71 و منیزیم % پس از استفاده از نانوغشاء Sample % 46.15% سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 پس از استفاده از نانوغشاء سیلیکات روی %11 و منیزیم %11 پس از استفاده از نانوغشاء Sample 15 Sample % سیلیکات روی %11 و منیزیم % پس از استفاده از نانوغشاء Sample % سیلیکات روی %91 و منیزیم % پس از استفاده از نانوغشاء Sample % سیلیکات روی %11 و منیزیم % پس از استفاده از نانوغشاء Sample % Sample سیلیکات روی %21 و منیزیم %

84 غلظت (mg/l) غلظت قبل از استفاده از جاذب) mg/l ( غلظت بعد از استفاده از جاذب) mg/l ( نمودار ۴-5 غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانو غشاء سیلیکاتهاي روي و منیزیم در صد جذب 60.00% 49.50% 40.42% 47.68% 46.15% 47.96% 46.87% 45.24% 46.99% 50.00% 40.00% 22.17% 30.00% 20.00% 10.00% Sample 20 Sample 19 Sample 18 Sample 17 Sample 16 Sample 15 Sample 14 Sample 13 Sample % نمودار ۴-6 در صد جذب کادمیوم توسط نانو غشاء سیلیکاتهاي روي و منیزیم 67

85 آزمایش شماره 0: سنتز 21 : 1-0: سنتز نانو سیلیکات منیزیم با مورفولوژي غشایی: 12.طیف های مربوط به نانو سیلیکات منیزیم با مورفولوژی غشایی: طیف طیف IR نانوغشاء سیلیکات منیزیم طیف طیف Raman نانوغشاء سیلیکات منیزیم 68

86 طیف طیف XRD نانوغشاء سیلیکات منیزیم 2-0: اندازه گیري میزان جذب کادمیوم توسط نانو غشاء سیلیکات منیزیم : جدول 1-1- نتایج جذب کادمیوم توسط نانوغشاء سیلیکات منیزیم شماره توضیح غلظت قبل از استفاده غلظت بعد از استفاده میزان در صد جذب نمونه از جاذب( mg/l ) از جاذب( mg/l ) جذب( mg/l ) 44.86% پس ازاستفاده از نانو غشاء سیلیکات منیزیم Sample 21 غلظت قبل از استفاده از جاذب) mg/l ( غلظت بعد از استفاده از جاذب) mg/l ( در صد جذب نمودار ۴-7 غلظت کادمیوم قبل و بعد از استفاده از نانو غشاء سیلیکات منیزیم و در صد جذب آن 69

87 در صد جذب کادمیوم توسط جاذب آزمایش شماره 0: محاسبه غلظت بهینه در نانو غشاي سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 به روش جذب بدون کنترل :ph جدول 5-4- جذب کادمیوم توسط نانوغشای سیلیکات روی %51 و منیزیم %51 به کمک مقادیر مختلف جاذب شماره مقدارجاذب( g ) غلظت قبل از استفاده غلظت بعد از استفاده میزان جذب در صد (mg/l) ظرف از جاذب (mg/l) از جاذب (mg/l) جذب 4.92% 4.71% 23.95% 18.78% 17.63% 16.43% % 25.00% 23.95% 20.00% 16.43% 17.63% 18.78% 15.00% 10.00% 5.00% 4.71% 4.92% جرم جاذب بکار رفته بر حسب گرم % نمودار ۴-8 - نمودار تعیین غلظت بهینه در سنتز شماره ۱6 71

88 بررسی 1 : بررسی تاثیر نوع روش جذب بر مقدار جذب در طی آزمایشات از دو روش جذب استفاده گردید. روش اول جذب کادمیوم با استفاده از کنترل ph محیط و روش دوم جذب کادمیوم بدون کنترل ph محیط. در این بررسی از سنتز شماره 21 که به هر دو روش جذب آن انجام گرفت استفاده شده بود. مقدار جاذب بکار رفته نیز روش جذب با کنترل ph و بدون کنترل ph مورد مقایسه قرار گرفتند. 0.01g است. در این قسمت دو جدول جذب کادمیوم و در صد جذب آن توسط 0.01g ازجاذب سنتز شماره 16 با دو روش جذب متفاوت شماره روش غلظت قبل از استفاده از غلظت بعد از استفاده میزان جذب در صد جذب (mg/l) جاذب (mg/l) از جاذب (mg/l) 46.15% روش اول % روش دوم میزان غلظت کادمیوم قبل از استفاده از جاذب میزان غلظت کادمیوم بعد از استفاده از جاذب در صد جذب کادمیوم توسط جاذب 23.95% 46.15% روش اول روش دوم 0 نمودار ۴-9 جذب کادمیوم و در صد جذب آن توسط 0.01g ازجاذب سنتز شماره ۱6 با دو روش جذب متفاوت 71

89 در صد بررسی 2 : بررسی اثر نوع فلز بر میزان جذب نانو سیلیکات فلزي: با توجه به آنکه از دو فلز برای تهیه نانو سیلیکات استفاده گردید می توان میزان جذب آنها را با یکدیگر مقایسه کرد. جدول مقایسه در صد جذب کادمیوم توسط نانوغشاء سیلیکات روی و نانو غشاء سیلیکات منیزیم شماره نمونه توضیح در صد جذب Sample4 پس از استفاده از نانو سیلیکات روی با مورفولوژی غشایی 38.43% Sample 21 پس از استفاده از نانو سیلیکات منیزیم با مورفولوژی غشایی 44.86% 44.86% 38.43% 46.00% 44.00% 42.00% 40.00% 38.00% 36.00% Sample 21 Sample4 شماره نمونه بر مبنای شماره سنتزهای انجام شده 34.00% نمودار ۴-۱0: مقایسه در صد جذب کادمیوم توسط نانوغشاء سیلیکات روي و نانو غشاء سیلیکات منیزیم 72

90 بررسی 3 :بررسی قدرت جذب نانوسیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت : جدول 1-3- مقایسه کلی میزان جذب نانو سیم سیلیکاتهایی با در صد روی و منیزیم متفاوت در صد جذب 44.36% 45.96% 49.15% 49.21% 48.56% 44.18% شماره نمونه Sample4 Sample 5 Sample 6 Sample 7 Sample 8 Sample 9 در صد جذب Zn40% Zn50% Zn60% Zn 70% Zn80% Zn 90% 50.00% 49.00% 48.00% 47.00% 46.00% 45.00% 44.00% 43.00% 42.00% 41.00% نمودار ۴-۱۱: مقایسه کلی میزان جذب نانو سیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت 73

91 توضیح طیف های مادون قرمز سنتز 1 تا 12: ابتدا باید تاکید شود در کلیه طیف های مادون قرمز 12 سنتز انجام شده وجودگروه O-H )در محدوده ی پیک های 3200 الی 1- cm ) وجود اتصاالت سیلیسیم به سه گروه اکسیژن )در محدوده ی ( cm الی 1- cm ) و وجود گروه Si-O )درمحدوده ی الی دیده میشود. حال به بررسی وضعیت پیکهای دیگر میپردازیم. در کلیه طیف های مادون قرمز بدست آمده 1 محدوده پیک های زیر قابل مشاهده است: محدوده ی = 2 پیکهای محدوده ی 1- cm 445,47 الی -1 cm o محدوده ی = 1 پیکهای محدوده ی -1 cm الی -1 cm محدوده ی = 9 پیکهای محدوده ی -1 cm الی -1 cm o o محدوده ی = 1 پیکهای محدوده ی 1- cm الی -1 cm o X-O- X و X-O-Si این پیک ها مربوط به اتصاالت X-O و میباشد که X میتواند روی( Zn ) یا منیزیم (Mg) باشد. قابل ذکر است با تغییر منیزیم نسبت منیزیم به روی تنها در صد جذب نور عبوری در پیکهای و تغییر یافته به طوریکه در نمونه یی که نسبت روی و منیزیم 600 cm cm -1 برابر است درصد جذب نور عبوری نیز تقریبا یکسان شده است. نکته مورد توجه دیگر آنکه سنتز شماره الی مورفولوژی نانوسیم و تا 12 مورفولوژی غشایی را نشان میدهد. به عنوان آخرین نکته جالب است که در هر دو ساختار با افزایش نسبت منیزیم به روی فرکانس نیز 21 افزایش یافته است. خصوصا در محدوده ی 1 این نکته بیشتر مشهود است. به طور مثال در سنتز که منیزیم است پیک شاخص در و در سنتز که منیزیم %11 است پیک cm -1 %11 شاخص در 1- cm دیده میشود. ضمنا در نانو سیم ها نسبت منیزیم به روی بیشتر در فرکانس تاثیر گذار بوده است. 74

92 وH توضیح طیف های رامان: تمام پیوندهای موجود در مولکول قادر به جذب انرژی مادون قرمز نیستند حتی اگر فرکانس اشعه کامال با فرکانس حرکت منطبق باشد فقط آن پیوندهایی که دارای گشتاور قطبی هستند قادر به جذب اشعه مادون قرمز می باشند. پیوندهای متقارن مانند پیوندهای موجود در Cl 2 اشعه مادون قرمز را جذب نمی کنند. در این حالت می توان از طیف های رامان استفاده کرد طیف مادون قرمز قابل اندازه گیری روی مولکولهای قطبی و طیف رامان قابل اندازه گیری روی مولکول غیر قطبی است. پس میتوانیم بگوییم که پیکهای IR و Raman مکمل یکدیگرند. مثال پیکی که در IR دارای در صد جذب نور عبوری بلندتری است )مربوط به پیوند قطبی است( همان پیک در Raman کوتاه است و به این معناست که آن پیوند قطبی در رامان وجود ندارد و بالعکس. پس IR و Raman فرقی با یکدیگر ندارند و توضیحات آنها مانند هم است. پیکهای شاخص موجود در کلیه ی طیف های رامان که از نمونه های سنتز شده بدست آمده است شامل موارد ذیل میباشد: محدوده ی = 2 پیک های محدوده ی cm الی cm -1.2 با توجه به آنکه اختالف الکترونگاتیوی Si-O در محدوده ی میان قطبی و غیر قطبی قرار می گیرد بنابراین این پیوند می تواند هم در طیف مادون قرمز و هم در طیف رامان به خوبی مشاهده گردد. پس محدوده ی 2 مربوط به پیوند Si-O می باشد. محدوده ی = 1 پیک های محدوده ی cm الی cm -1.1 طبق توضیحات باال پیک های این محدوده نیز متعلق به پیوند O-Si-O می باشد. توضیح طیف های : XRD پس از بررسی طیف های رامان و IR مربوط به مواد سنتز شده به بررسی طیف های XRD می رسیم. مراحل انجام آزمایش XRD برای یک ماده معدنی به شرح زیر است : 48. پاویا نگرشی بر طیف سنجی 75

93 برای این کار ابتدا ماده معدنی بایدآماده سازی شود. آماده سازی شامل پودر کردن نمونه به حدی است که پودر نمونه بهم چسبیده و بتواند خود را در جا نمونه ای حفظ نماید. سپس نمونه در جا نمونه ای دستگاه قرار گرفته و اشعه ایکس با زاویه مشخص به نمونه تابیده می شود و باز تابش آن نیز بوسیله دتکتور ثبت می شود. حاصل کار یک فایل است که داده های خام در آن قرار دارد. این داده های خام در نرم افزارهای مناسب بصورت نمودار ترسیم می گردد که در یک محور فاصله شبکه ای و یا زاویه بین اشعه تابش و اشعه بازتابش )که در طیفهای موجود با 2Theta نشان داده شده است( و در محور دیگر شدت بازتابش ( یا همان ) Intensity قراردارد. در مرحله بعد انطباق کارتهای استاندارد با پیکهای مجهول است کارتهای استاندارد کارتهایی است که در شرایط آزمایشگاه و نمونه های خالص مورد آزمایش قرار گرفته اند. حال با استفاده از یک روش آماری کارتها بر دیاگرام نمونه مجهول منطبق می گردد و سپس فازهای مختلف شناسایی می گردد. پس از گرفتن طیف های XRD ازدستگاه آنها با نمونه طیف های موجود در دستگاه )کارتهای استاندارد( مقایسه شدند. با توجه به آنکه طیف های استاندارد دستگاه با طیف مواد سنتز شده یکسان نبود توانستیم نتیجه بگیریم ماده جدیدی سنتز شده است. قابل ذکر است با بررسی طیف های مواد سنتز شده می توان در صد فلزات «روی و منیزیم«موجود در هر سنتز را بدست آورد. با توجه به خطاهای آزمایشگاهی از جمله خطای مواد خطای محاسبات خطا در نحوه انجام مراحل آزمایش و... مقدار تئوری همواره با مقدار عملی متفاوت خواهد بود. در اینجا با استفاده از طیفهای XRD مقدار عملی و واقعی روی و منیزیم موجود در هر سنتز را می توان بدست آورد. پیک شاخص چیست و چگونه بدست می آید به منظور بدست آوردن تناسب منیزیم و روی در هر سنتز ابتدا باید پیکهای شاخص موجود در هر طیف را بدست آورد. منظور از پیک شاخص پیکهایی می باشد که در 2Theta یکسان در کلیه طیف ها مشاهده می گردد اما Intensity آنها تغییر یافته است. همچنین به این نکته نیز باید توجه شود که ممکن است در دو طیف مختلف دو پیک دارای شدت بازتابش )Intensity( یکسان باشند اما شدت باز تابش آن نسبت به پیک دیگر تغییر یافته باشد. در این حالت نیز می توان از آن پیک به عنوان پیک شاخص استفاده نمود. 76

94 نکته دیگری که در اینجا الزم است توجه گردد آن است که پیکهای شاخص در نانوسیم ها و نانوغشاها متفاوت است بنابراین باید برای هر گروه پیکهای شاخص جداگانه بدست آید. پیکهاي شاخص در نانوسیم ها: در این قسمت به منظور درک سریعتر و فهم بیشتر مطلب طیفهای نانوسیم که دارای درصد مختلفی از منیزیم و روی می باشد به صورت یکجا طبقه بندی و عنوان می گردد. در این طیفها به طور تئوری انتظار داریم مقادیر زیر روی و منیزیم وجود داشته باشد %21 منیزیم و %31 روی %11 منیزیم و %31 روی %91 منیزیم و %71 روی %11 منیزیم و %11 روی %11 منیزیم و %11 روی %11 منیزیم و %11 روی %71 منیزیم و %91 روی %31 منیزیم و %11 روی طیف ۴ ٧۱ طیف ۴ ٧۱ طیف ۴ ٧٣ طیف ۴ ۱٧ طیف ۴ ۱۴ طیف ۴ ۱١ طیف ۴ ٨۳ طیف ۴ ٨٨ همانطور که مالحظه می فرمایید در هر طیف به مرور %21 از مقدار روی کاسته شده و به جای آن %21 به مقدار منیزیم افزایش یافته است. پس در طیفها پیکهایی که شدت تابش )Intensity( آنها در حال افزایش است می تواند مربوط به منیزیم و پیکهایی که شدت تابش آنها در حال کاهش است مربوط به روی باشد.حداکثر تعداد شاخص در هر طیف ۴ پیک برای روی و ۴ پیک برای منیزیم می باشد. همانطور که در باال نیز ذکر شد پیکهایی که به مرور به طور یکنواخت کاهش یا افزایش نمی یابند باید نسبت به تناسب شدت تابش آنها در پیکهای دیگر مورد سنجش قرار گیرند. 77

95 ٨۱ ۱۲/۱ ۱٣ ۱١ بنابر تمام نکات عنوان شده در باال مهمترین پیکهای شاخص در 2Theta حدود ١۵ ۵۵ و ١۵ قابل رؤیت کامل است اما در پیکهای و عمل کوپالژ اتفاق افتاده است و ۵۵ ۱۵/۱ ۴۱/۱ این امر موجب گردیده شدت تابش در این پیکها به طور دقیق قابل محاسبه نباشد بنابراین این دو پیک ۳/۱ ۳/۱ ۱٣ حذف می گردد. پیکهای محدوده ۱١ و نیز در کلیه پیکها تقزیبا تا تغییر یافته است که تغییر قابل توجهی نیست بنابراین این دو پیک نیز حذف گردیدند. دو پیک ۱۲/۱ و ۴۱/۱ در اغلب موارد در حال ۱۵/۱ افزایش است پس می تواند مربوط به منیزیم و دو پیک ٨۱ و که در اکثر موارد در حال کاهش است می تواند مربوط به روی باشد. بدست آوردن تناسب روي به منیزیم با استفاده از پیکهاي شاخص در نانوسیم ها: = پس از بدست آوردن پیکهای شاخص می توانیم درصد فلزات روی و منیزیم موجود در هر سنتز را بدست آوریم. به این منظور ابتدا مقدار دقیق شدت تابش )که در نمودار با Intensity نشان داده شده است( را در کلیه پیکهای شاخص با خدکش بر حسب سانتیمتر یا میلیمتر اندازه گیری می کنیم. سپس یک پیک شاخص از منیزیم و یک پیک شاخص از روی که نزدیکترین تناسب را به مقدار تئوری دارند در نظر می گیریم و نهایتا به کمک فرمول زیر مقدار دقیق درصد منیزیم و روی موجود در هر سنتز را محاسبه می کنیم. Intensity "Zn" Intensity "Mg" X 100 X Intensity "Zn" Intensity "Mg" باید در یک پیک شاخص 2Theta( ) مشخص باشد. در اینجا X درصد روی موجود در ماده سنتز شده را نشان می دهد و هنگامیکه این مقدار را از عدد 211 کم کنیم درصد منیزیم خواهد بود. حال با استفاده از کلیه اطالعات داده شده مقدار عملی روی به منیزیم موجود در هر سنتز به طور دقیق محاسبه گردیده و آورده می شود. محاسبه مقدار روی به منیزیم در طیفهای XRD مربوط به نانوسیم ها: به طورخالصه در کلیه طیف های نانوسیم پیکهای شاخص به شرح ذیل می باشد. 78

96 پیکهای شاخص روی : ٨۱ و ۱۵/۱ پیکهای شاخص منیزیم: ۱۲/۱ و ۴۱/۱ درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۲۱. Intensity "Zn" Intensity "Mg" = X 100 X Intensity Zn 32"2Theta Intensity Mg 29.5 "2Theta = X 14.9cm 100 X 1.25cm = X 100 X X= 92.26% X= = 7.74% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۲۱. Intensity "Zn" Intensity "Mg" = X 100 X Intensity Zn 32"2Theta Intensity Mg 45.5 "2Theta = X 14.4cm 100 X 4cm = X 100 X X= 78.26% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 21.74% = X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۲۱. Intensity Zn 32"2Theta Intensity Mg 45.5 "2Theta = X 14.4cm 100 X 5cm = X 100 X X= 74.23% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 25.77% = X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۱۲. Intensity Zn 32"2Theta Intensity Mg 45.5 "2Theta = X 13.7cm 100 X 5.9cm = X 100 X 79

97 X=69.89% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 30.11% = X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۱۲. Intensity Zn 56.5"2Theta Intensity Mg 29.5 "2Theta = X 0.9cm 100 X 0.8cm = X 100 X X= 52.94% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 47.06% = X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۱۲. Intensity Zn 56.5"2Theta Intensity Mg 45.5 "2Theta = X 1.5cm 100 X 3cm = X 100 X X= % در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 66.67% = X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۰۳. Intensity Zn56.5"2Theta Intensity Mg 45.5 "2Theta = X 1.2cm 100 X 3.1cm = X 100 X X= 27.91% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 72.09% 27.91= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۰۰. Intensity Zn 56.5"2Theta Intensity Mg 45.5 "2Theta = X 0.7cm 100 X 3.2cm = X 100 X X=17.95% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 82.05% 17.95= 100 X=

98 پیک های شاخص در نانوغشاء ها: در نانوغشاءها نیز به ازای هر %21 کاهش روی به همان میزان منیزیم افزایش می یابد. بنابراین پیکهای کاهشی مربوط به روی و پیکهای افزایشی مربوط به منیزیم می باشد. پس شاخص های روی و منیزیم در نانوغشاء ها به صورت ذیل خواهد بود: پیک های شاخص روی: ۱٣ و ٨۱ پیک های شاخص منیزیم: ۱۱ و ۱۲ بدست آوردن تناسب روي به منیزیم با استفاده از پیکهاي شاخص در نانوغشاء ها: با توجه به تمام نکات عنوان شده در باال طیف های مربوط به نانوغشاءها به ترتیب ذیل می باشد. %21 منیزیم و %31 روی %11 منیزیم و %31 روی %91 منیزیم و %71 روی %11 منیزیم و %11 روی %11 منیزیم و %11 روی %11 منیزیم و %11 روی %71 منیزیم و %91 روی %31 منیزیم و %11 روی %90 منیزیم و %10 روی طیف ۴ ٨۵ طیف ۴ ٨۲ طیف ۴ ۴۱ طیف ۴ ۴۱ طیف ۴ ۴٣ طیف ۴ ۱٧ طیف ۴ ۱۴ طیف ۴ ۱١ طیف ۴ ۵۳ 81

99 درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۰۳. Intensity Zn 28"2Theta Intensity Mg 22 "2Theta = X 3.3cm 100 X 0.3cm = X 100 X X=91.67% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 8.33% 91.67= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۰۳. Intensity Zn 28"2Theta Intensity Mg 22"2Theta = X 9cm 100 X 3cm = X 100 X X=75% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 25% 75= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۲۱. Intensity Zn 28"2Theta Intensity Mg 22"2Theta = X 8.2cm 100 X 4cm = X 100 X X=67.21% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 32.79% 67.21= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۲۱. Intensity Zn 28"2Theta Intensity Mg 22"2Theta = X 2.6cm 100 X 1.4cm = X 100 X X=65% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 35% 65= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۲۱. Intensity Zn 28"2Theta Intensity Mg 22"2Theta = X 2.4cm 100 X 2.6cm = X 100 X 82

100 X=48% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 52% 48= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۱۲. Intensity Zn 35"2Theta Intensity Mg 29"2Theta = X 0.8cm 100 X 1.3cm = X 100 X X=38.09% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 61.91% 38.09= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۱۲. Intensity Zn 35"2Theta Intensity Mg 29"2Theta = X 2.9cm 100 X 7.6cm = X 100 X X=27.62% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 72.38% 27.62= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۱۲. Intensity Zn 35"2Theta Intensity Mg 29"2Theta = X 1.5cm 100 X 7.5cm = X 100 X X=16.67% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 83.33% 16.67= 100 X= درصد روی به منیزیم در طیف ۴ ۳۳. Intensity Zn 35"2Theta Intensity Mg 29"2Theta = X 0.6cm 100 X 6.7cm = X 100 X X=8.22% در صد عملی روی : در صد عملی منیزیم: 91.78% 8.22= 100 X=

101 آخرین نکته ای که در اینجا نیاز است عنوان گردد این است که طیف ۴ ۵٨ مربوط به نانوسیلیکات غشایی می باشد که فقط منیزیم در آن وجود دارد. برای پی بردن به صحت موضوع با بررسی طیف XRD آن نیز 20 2Theta مشاهده می گردد که پیک هایی کامال واضح در قبل از وجود دارد. این در حالی است که طیف مواد سنتز شده دیگر که "روی" در آن وجود دارد در این محدوده هیچ پیک قابل مالحظه ای ندارند. 13 همچنین در این طیف پیک های محدوده 11 و که مربوط به منیزیم است به باالترین میزان شدت تابش (Intensity) خود رسیده است. نکته آخر: در اینجا می توانیم با استفاده از فرمول در صد خطا را محاسبه کنیم. عملی 100 = در صد خطا تئوری با استفاده از طیف های XRD مقدار عملی را بدست آوردیم. نتیجه آنکه در کلیه سنتز های انجام شده باالی %31 آزمایش به دقت و درستی انجام شده است و این آزمایش می تواند در موارد دیگر مجدد مورد بررسی و کاربرد قرار گیرد. تصاویر میکروسکوپ نوري: چند نمونه از سنتز های انجام شده انتخاب شد. ذرات با کمک دستگاه میکروسکوپ نوری مشاهده گردید تا نحوه ی پراکندگی ذرات در محلول بررسی شود تصویر 2-1: تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به سنتز شماره 1 84

102 تصویر 1-1: تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به سنتز شماره 21 تصویر 9-1: تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به سنتز شماره 21 تصویر 1-1: تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به سنتز شماره 12 85

103 تصاویر :SEM برای نمونه 1 سنتز انتخاب شد. تصاویر SEM آنها در ذیل مشاهده می گردد. تصویر 1-1- تصویر SEM مربوط به سنتز نانو حفره توخالی تصویر 1-1- تصویر SEM دیگری از نانوحفره توخالی 86

104 تصویر 7-1- تصویر SEM مربوط به سنتز نانوسیم )2( با بزرگنمایی 20KX تصویر 3-1- تصویر SEM مربوط به سنتز نانوسیم) 2 ( با بزرگنمایی 40KX تصویر 3-1- تصویر SEM مربوط به سنتز نانوسیم 1 87

105 تصویر تصویر SEM مربوط به سنتز با مورفولوژی غشایی با بزرگنمایی 20KX تصویر تصویر SEM دیگری از نانوغشاء با بزرگنمایی 40KX در پیوست 9 اطالعات مربوط به دستگاه و اصطالحات زیرنویس تصاویر گرفته شده موجود می باشد. با استفاده از اطالعات این پیوست تصاویر تفسیر شده و نتایج موجود در فصل 1 بدست آمده است. 88

106 فصل پنجم: نتیجه گیري و پیشنهادات 89

107 نتایج و مباحث: نتایج آزمایشات و :0 حوزه های توخالی سیلیکات روی با استفاده از روش هیدروترمال در سیستم اتانول / پلی اتیلن گلیکوول سنتز گردید. نانوسیم های سیلیکات روی نانوسیم های کامپوزیت روی و منیزیم نانوغشاء سیلیکات روی نانوغشاء های کامپوزیت سیلیکات روی و منیزیم و نانو غشواء سویلیکات منیوزیم در یوک سیسوتم آبوی بوا موفقیت سنتز شدند. با استفاده از طیف های موادون قرموز راموان پوراش اشوعه ایکوس و توضویحات هور یوک از آنهوا کوه در فصول 1 کامول ذکور شوده اسوت سونتز نانوسویلیکاتهای روی و منیوزیم بوا مورفولووژی حفوره هوای توخالی نانوسیم و غشاء به خوبی انجام گرفته است. با توجه به توضویح طیوف موادون قرموز و راموان موجوود در فصول 1 اتصواالت درسوتی در سونتزهای انجام شده موجود می باشد. با توجوه بوه طیوف هوای XRD توانسوتیم بوه ایون نتیجوه برسویم کوه موواد جدیودی از نانوسویلیکاتهای روی روی-منیوزیم و منیوزیم سونتز گردیود. ضومنا بوه کموک طیوف هوای XRD در صود روی و منیوزیم موجود در کامپوزیتهای سنتز شده را بدسوت موی آوریوم. بوا توجوه بوه در صود خطوای محاسوبه شوده از روی طیوف هوای XRD دقوت و صوحت انجوام آزموایش بواالی %31 بوه دسوت آمود کوه ایون نشوان دهنده ی این موضوع می باشد که سنتز مواد به خوبی انجام پذیرفته است. تصوواویر و 1-1 کووه توسووط دسووتگاه میکروسووکوپ نوووری گرفتووه شووده اسووت نشان میدهند ذرات نانوی سنتز شده به طور یکنواخت و ثابتی در کل مخلوط پخش شده اند. تصاویر 1-1 الی 22-1 مربووط بوه تصواویر SEM موی باشود نشوان موی دهود ذرات سونتز شوده در اندازه نانو می باشند. تصواویر 1-1 و 1-1 کوه نوانوحفره هوای توخوالی را نشوان موی دهود بوه شوکل توپهوایی دیوده موی شووند کوه در کنوار یکودیگر قورار گرفتوه انود. قطور ایون توپهوا حوداقل 41.5nm و حوداکثر 48.1nm بوا دستگاه بدست آمده است. این تصویر در شرایطی گرفته شده است که بزرگنمایی دستگاه بر روی 40KX تنظیم شده است. 91

108 تصواویر 7-1 الوی 3-1 مربووط بوه سونتزهایی اسوت کوه انتظوار میرفوت نانوسویم تشوکیل دهنود. ایون تصوواویر صووحت انجووام آزمووایش را نشووان مووی دهنوود. همووانطور کووه در تصوواویر مشووخص اسووت نانوسیمها با داشتن دم هایی واضوح و کوتواه بلنود نتیجوه از ایون نووع رشود ترجیحوی دارنود. انودازه ایون ذرات در سنتزهای مختلف از 54.3nm سنتز می باشد. توا 534.3nm متغییور موی باشود کوه البتوه مربووط بوه تعوداد پونج روش سوونتز نانوسوویم هووا و نانوغشوواء هووا تقریبووا مشووابه مووی باشوود. تصوواویر 21-1 و 22-1 کووه مربوط به نانو غشواء هوای سونتز شوده اسوت نشوان موی دهنود کوه نانوسویم هوا در هوم موی آمیزنود توا ساختارهای بقچه مانندی را تشکیل دهنود کوه نوام ایون سواختارهای بقچوه ای را نانوغشواء گذاشوته ایوم. نکتوه قابول توجوه دیگور در نوانو ذرات غشوایی ایون اسوت کوه انودازه ذرات موجوود در یوک سونتز غشوایی از 32.2nm توا 197.8nm در حوال تغییور اسوت. از ایون نکتوه موی تووانیم نتیجوه بگیوریم کوه اندازه بقچه تشکیل شده در نانوغشاء به میزان ترکیب نانوسیم ها در مراحل آزمایش بستگی دارد. در هر حال روش هوای مشوابه سونتز در نانوسویم و نانوغشواء نشوان موی دهود مقودار موواد ترکیوب شده با یکودیگر و سورعت ترکیوب آنهوا موی توانود مورفولووژی نوانوذره را تغییور دهود. همچنوین زموان قورار گورفتن موواد در دسوتگاههای حرارتوی ماننود آون کووره و... و مقودار درجوه حورارت دسوتگاه بور روی مورفولوژی نانوذره اثر می گذارد. نحوووه تشووکیل هوور یووک از مورفولوووژی هووای عنوووان شووده بووه طووور کاموول در فصوول 2 قسوومت مکانیسم تشکیل نانوساختارهای سیلیکات های روی مختلف با ذکر منبع ذکر شده است. آزمایش شماره 2: بررسی وضعیت جذب کادمیوم توسط نانوسیلیکات روي با مورفولوژي هاي مختلف: با توجوه بوه جودول 2-1 و نمودارهوای 2-1 و 1-1 مشواهده میگوردد جوذب توسوط هور سوه مواده سنتز شوده انجوام گرفتوه اسوت. البتوه میوزان جوذب متفواوت اسوت و ایون نشوان موی دهود مورفولووژی نانوسویلیکات بور میوزان جوذب اثور دارد. طبوق نموودار 1-1 مشواهده موی گو ردد مورفولو وژی حفو ره توخوالی 51.53% جوذب دارد درحالیکوه نانوسویم 44.98% و غشوایی 38.43% جوذب دارنود. پوس نانوسویلیکات روی بوا مورفولووژی حفوره توخوالی بواالترین درصود جوذب را از خوود نشوان موی دهود. این مؤید آن است که ساختار بلووری محصوول نقوش مهموی در تعیوین ظرفیوت حوذف بوازی موی کنود. ساختار آمورف حوزه هوای توخوالی بوه نفوع الحواق سوایر یونهوای فلوزی بوه سوایت خوالی اسوت موثال 91

109 یون ها می تواننود بوه خووبی در داخول و خوارج حفوره هوای توخوالی توزیوع شووند و بوه درون سوایت خالی وارد شوند.)یانگ و همکاران 1121(. آزمایش شماره 4: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوسیم سیلیکات فلزي و تغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم بوا توجوه بوه جودول 1-1 و نمودارهوای 1-9 و 1-1 در صود جوذب موواد سونتز شوده نانوسویم بوه ترتیب زیر میباشد : Zn 90% = 44.36%, Zn 80% = 45.96%, Zn 70% = 49.15%, Zn60% = 49.21% Mg 10% Mg 20% Mg 30% Mg 40%, Zn 50% Mg 50% = 48.56%, Zn 40% Mg 60% Zn 30% Zn 20% = 44.18%, = 48.78%, = 48.78%, Mg 70% Mg 80% در نتووایج مشوواهده میگووردد بووا افووزایش مقوودار منیووزیم از %21 بووه %11 مقوودار جووذب کووادمیوم توسوط جواذب افوزایش موی یابود. پوس از آن بوا افوزایش اخوتالف مقودار فلوزات موجوود در جواذب درصد جذب کواهش موی یابود توا هنگامیکوه مقودار جوذب بوه مقودار قابول توجوه و ثوابتی موی رسود. بهتورین درصود جوذب نیوز بورای نسوبت روی و منیوزیم نزدیوک بوه هوم )%11 منیوزیم و %11 روی( دیده می شود. این نتیجوه نشوان موی دهود در مورفولووژی نانوسویم سواخت جواذب کامپوزیوت عملکورد بهتری را نسبت به ساخت جاذبی با یک نوع فلز از خود نشان می دهد. آزمایش شماره 6: بررسی تاثیرکامپوزیت ساختن نانوغشاءسیلیکات فلزي و تغییرنسبت منیزیم به روي براي جذب کادمیوم بوا توجوه بوه جودول 9-1 و نمودارهوای 1-1 و 1-1 ترتیب زیر می باشد : در صود جوذب موواد سونتز شوده غشوایی بوه Zn 80% = 45.24%, Zn 70% Mg 20% Mg 30% Zn 40% Mg 60% Zn60% Zn 50% = 46.87%, = 47.96%, = 46.15%, Mg 40% Mg 50% Zn 30% Zn 20% Zn 10% = 47.68%, = 40.42%, = 49.50%, = 22.17% Mg 70% Mg 80% Mg 90% در صود جوذب اغلوب موواد غشوایی حودود %11 میباشود تقریبوا بوا افوزایش مقودار منیوزیم در صود جذب افزایش یافتوه اسوت. بوه گونوه ای کوه در نمونوه ای کوه %31 منیوزیم دارد بیشوترین مقودار جوذب مشواهده موی گوردد. درایون مورفولووژی نیوز بوه طوور کول موی تووان نتیجوه گرفوت سواخت جواذب کامپوزیت عملکرد بهتری را نسبت به ساخت جاذبی با یک نوع فلز از خود نشان می دهد. نتیجه کلی آزمایش 4 و 6: بوا توجوه بوه نتوایج آزمایشوات بوه طوور کول موی تووان دیود هنگوامی کوه اخوتالف در صود روی و منیزیم در سنتز زیاد اسوت مورفولووژی غشوایی جوذب بهتوری دارد اموا بوا کوم شودن اخوتالف در صود فلزات موجود در سنتز مورفولوژی نانوسویم بهتور عمول موی کنود. پوس موی تووان گفوت هور دو عامول 92

110 مقودار فلوز موجوود در کامپوزیوت و مورفولووژی بور عملکورد جوذب جواذب مووثر اسوت کوه بایود در هنگام سنتز جاذب به هر دو عامل دقت شود. آزمایش شماره 0: محاسبه غلظت بهینه در نانو غشاء سیلیکات روي %59 و منیزیم %59 به روش جذب بدون کنترل :ph برای تعیین غلظت بهینوه در سونتز شوماره 21 مقوادیر مختلفوی از جواذب اسوتفاده شود. مقوداری کوه بوواالترین درصوود جووذب را دارا باشوود بهتوورین غلظووت جووذب ( غلظووت بهینووه ) مووی باشوود. در ایوون آزمووایش 0.002g جوواذب 4.92% جووذب دارد. بووا توجووه بووه جوودول 1-1 و نمووودار 3-1 افووزایش مقدار جاذب باعث کاهش در صود جوذب شوده اسوت توا هنگامیکوه گرفتوه اسوت. در 0.01g جواذب در صود جوذب بوه در سنتز شماره 21 بکار بردن 0.01g 23.95% 0.01g جواذب موورد اسوتفاده قورار افوزایش یافتوه اسوت. پوس غلظوت بهینوه جواذب موی باشود زیورا پوس از آن نیوز مجودد بوا افوزایش مقودار جاذب در صد جذب کواهش موی یابود بوه طوریکوه درهنگوام اسوتفاده از 0.04gجواذب در صود جوذب است % الزم به ذکر اسوت در صود جوذب منفوی نشوان موی دهود در آن ظورف نوه تنهوا جوذبی صوورت نگرفتوه بلکوه اسوتفاده از جواذب مقودار کوادمیوم را افوزایش موی دهود. ایون عودم ارتبواط را شاید بتوان به پدیده ی آگلومره شدن نسبت داد. آگلومره شدن: ویژگی هوای منحصور بوه فورد الکتریکوی حرارتوی و مکوانیکی نانولولوه هوا موورد توجوه بسویاری از محققین قرار گرفته است. بوا ایون وجوود نانولولوه هوای کربنوی منفورد یکودیگر را جوذب موی کننود. بوه سبب وجود این نیروی جاذبه نانولولوه هوای کربنوی بوه صوورت دسوته ای و یوا بوه شوکل طنواب هوایی با وزن مولکولی بواال ظواهر موی شووند کوه بوه ایون پدیوده آگلوومره یوا تووده ای شودن گفتوه موی شوود. مشابه تموام نوانو ذرات و نوانو الیواف تووده ای شودن از عموده معایوب نانولولوه هوای کربنوی بوه شومار میآید همین امر باعث افت کارایی آنها می شود. )زبرجد و احمدپور ( بررسی 1 : بررسی تاثیر نوع روش جذب بر مقدار جذب بوا توجوه بوه جودول 1-1 و نموودار 3-1 در صود جوذب کوادمیوم توسوط جواذب شوماره 21 بوه روش اول یعنوی تعیوین میوزان ph محویط جواذب و نموک 46.15% و بوه روش دوم 23.95% میباشو د. این امر نشوان موی دهود تنظویم ph و کنتورل آن در هور دو محویط حواوی جواذب و حواوی نموک تواثیر 93

111 بسزایی در میزان جوذب کوادمیوم خواهود داشوت بوه حودی کوه تنظویم ph توا 1 برابور میوزان جوذب را افزایش می دهد. البتوه شوایان ذکور اسوت بوالطبع انجوام اینکوار در محویط دریوایی مشوکالت عدیوده ای را به دنبال خواهد داشت. بررسی 2 : بررسی اثر نوع فلز بر میزان جذب نانو سیلیکات فلزي: در ایون پوژوهش از دو نووع فلوز بورای سواخت نوانو سویلیکات فلوزی اسوتفاده شود. منیوزیم و روی. بوا مراجعوه بوه جودول 7-1 و نموودار 21-1 توانوایی جوذب ایون فلوزات را موی تووان موورد مقایسوه قورار داد. هموانطور کوه مشواهده موی شوود نوانو سویلیکات روی (4 (sample 38.43% جوذب کوادمیوم داشوته در صوورتیکه هموان مقودار نانوسویلیکات منیوزیم 44.86% (sample 21) از خوود جوذب نشوان داده است که نشان می دهد منیزیم در این نووع سواختار بهتور عمول کورده اسوت. شواید بتووان علوت ایون امور را در وزن مولکوولی منیوزیم نسوبت بوه وزن مولکوولی روی دانست.)سوتاد ویوژه توسوعه فنواوری نانو 2931(. بررسی 3 :بررسی قدرت جذب نانوسیم سیلیکاتهایی با در صد روي و منیزیم متفاوت : در بررسووی 9 کووه نتووایج آن در جوودول 3-1 و نمووودار 22-1 مشوواهده مووی گووردد بووه بررسووی قدرت جذب نانوسیم هایی پرداختوه شوده اسوت کوه مقودار متفواوتی روی و منیوزیم دارنود. طبوق نتوایج مشاهده موی گوردد بوا افوزایش مقودار منیوزیم میوزان جوذب نیوز افوزایش موی یابود توا زمانیکوه درصود تقریبا یکسوانی از دو فلوز در نانوسویم وجوود داشوته باشود. قابول ذکور اسوت در نمونوه هوایی کوه مقودار منیزیم بسیار بیشوتر از روی شوود نیوز در صود جوذب کواهش موی یابود. پوس ایون بررسوی نتوایج کلوی آزمایشات 1 و 1 را تایید می نماید. در کول نانوسویم هوایی کوه درصود روی و منیوزیم تقریبوا یکسوانی دارنود بیشوترین مقودار جوذب کادمیوم را از خود نشان می دهند. 94

112 نتیجه کلی آزمایشات انجام شده: )2 )1 بووا توجووه بووه طیووف هووای IR, Raman, XRD و تصوواویر میکروسووکوپ نوووری و الکترونووی مشخص گردید سنتز هر 12 ماده به خوبی انجام پذیرفته است. عوامل موثر بر تشکیل نانوذره و نوع مورفولوژی آن: نوع مواد ترکیب شده با یکدیگر مقدار مواد ترکیب شده با یکدیگر سرعت ترکیب مواد با یکدیگر زمان قرار گرفتن مواد در دستگاههای حرارتی مانند آون کوره و... مقدار درجه حرارت دستگاه. )9 با توجه بوه مقوادیر اعوالم شوده توسوط دسوتگاه AAS )1 قابلیت جذب یون کادمیوم را از محلولهای آبی دارند. عوامل موثر در مقدار جذب توسط جاذبهای سنتز شده: نووع مورفولووژی می شود. نووع فلوز موجوود در مقدار انجام گرفته است. مشوخص گردیود کلیوه موواد سونتز شوده نانوسویلیکات : بیشوترین جوذب در مورفولووژی نوانو حفوره توخوالی دیوده سونتز: جوذب توسوط نانوسویلیکات منیوزیم بیشوتر از نانوسویلیکات روی فلز موجود در کامپوزیوت: بهتورین جوذب توسوط کامپوزیوت هوایی انجوام گرفتوه اسوت که مقادیر نسبتا مساوی از فلزات روی و منیزیم را دارند. نووع روش جوذب: در روشوی کوه ph محویط جواذب و محویط حواوی یوون سومی کنتورل گردد درصد جوذب بسویار بیشوتر از روشوی اسوت کوه بوه طوور سواده و بودون کنتورل انجوام میگیرد. 95

113 پیشنهادات: استفاده از فلزات دیگر برای سنتز نانو سیلیکات های فلزی جدید. به عنوان مثال نانو سیلیکات آهن. کامپوزیت ساختن نانو سیلیکات ها با استفاده از فلزات دیگر مانند نانو سیلیکات روی و آهن. محاسبه غلظت بهینه در همه سنتز ها. بررسی اثر نوع فلز در میزان جذب در همه سنتز ها و مورفولوژی ها. کنترل مقدار جذب در های دیگر. ph )2 )1 )9 )1 )1 96

114 منابع فارسی: 2- محمدی الهام. و دیگران. )٧٨٣١(. ارزیابی ناهنجاری های ناشی از توکسیسیته سلولی فلز سنگین مس بر روی جنین توتیای ) منطقه بندر عباس. مشهد: اولین کنگره دریایی mathaei) Echinometra سیتوتکنولوژی و کاربردهای آن. 1- معتکف کاظمی نگار. )2933(. الکترودهای خمیر کربنی بر اساس مواد نانو برای اندازه گیری یونهای سرب و هلمیوم. پایان نامه کارشناسی ارشد رشته نانو شیمی. دانشکده شیمی. دانشگاه تهران پردیس علوم. 9- عباسی علی. )2932(. بازار فناوری نانو در صنایع غذایی و نوشیدنی )تا سال 1121(. تهران: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو. 1- زینالی هریس سعید. محمد پور کاریزکی وحید. )2937(. بررسی روشهای جمع آوری حذف و پاکسازی آلودگیهای نفتی از دریا. مجموعه مقاالت اولین همایش ملی راهکارهای نوین بخش دوم اولین همایش ملی تامین نگهداشت انتقال و توزیع فرآورده های نفتی. 1- دیوبند الله. و دیگران. )2932(. بررسی کارایی نانوذرات تهیه شده از خاکستر برگ سدر( Spinachristi (Zizyphus در حذف سرب از محیط های آبی. مجله سالمت و محیط. فصلنامه علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران. دوره پنجم شماره اول: سواحلی حمید. رضا. و مومنی نعیم. )2932(. بررسی و تخمین آلودگی پساب واحدهای صنعتی استان گیالن. بانک مقاالت دانشجویی ایرانیان مقاله دات نت شماره:.32/9-mz حسین زاده دشت بزرگ محسن. )2931(. تهیه پودر نانو کریستالی مگنتیت از هماتیت به روش مکانو شیمیایی و حذف فلزات سنگین کادمیوم و سرب از آبهای آلوده به کمک آن. پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی متالورژی و مواد. پردیس دانشکده های فنی دانشکده مهندسی متالورژی و مواد. دانشگاه تهران. 3- ستاد ویژه توسعه فناوری نانو. )2931(. تهیه نانو کامپوزیت های منیزیم و کاربردهای آن. 3- عابدینی سوده. )2933(. حذف فلز سنگین سرب از پساب صنعتی با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی آهن. پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران محیط زیست. دانشکده محیط زیست. دانشگاه تهران. 21- فراستی معصومه. و دیگران. )2931(. حذف نیترات از آبهای آلوده با استفاده از نانوذرات نی اصالح شده. آب و فاضالب. شماره 2. 97

115 مشایخ جواد. برجی سعید. و امیری امرایی ایرج. )2931(. روش های مختلف اختالط نانوذرات 22- و تحلیل کیفی و کمی درجه اختالط. ماهنامه فناوری نانو سال ششم شماره : فرشیدیان انوشیروان. دلیر حمید. و شایان سارا. )2937(. سنتز خواص مکانیکی و کاربردهای 21- نانولوله های کربنی. مشهد: دانشگاه فردوسی. باقری مرندی غالم. پیوند کرمانی زهره. و کردتبار مهران. )2931(. سنتز نانوکامپوزیت های 29- هیدروژل بر پایه کالژن با استفاده از خاک رس مونت موریلونیت و مطالعه رفتار جذب کادمیوم از محلولهای آبی. شماره مقاله: JIPS ستاد ویژه توسعه فناوری نانو. )2931(. کاربرد فناوری نانو در پاکسازی محیط زیست. 21- هاتفی اردکانی هاجر. و دیگران. )2937(. مروری بر فعالیتهای ایران در حوزه نانوکامپوزیت ها. 21- ماهنامه فناوری نانو سال هفتم شماره : زبرجد سیدمجتبی. و احمدپور فاطمه. )2932(. مقدمه ای بر نانولوله های کربنی. مشهد: واژگان 21- خرد. ذوالفقاری علیرضا. و دیگران. )2931(. نانوتیوب های کربنی برهمکنش با سیال. تهران: دانشگاه 27- تربیت دبیر شهید رجائی )2932(. نانوجذب کننده ها برای کاربردهای محیط زیستی. ترجمه ی حسن سلیمی. 23- ماهنامه فناوری نانو سال یازدهم شماره 9 پیاپی 271 : سرگیف جی. بی. )2933(. نانوشیمی. ترجمه ی سلیم الجواد مالح و سودابه فرحناک. تهران: 23- جهاد دانشگاهی. هونگ لیو. و ژانگ اچ. لی. )1121(. نانو لوله های کربنی فلزی و نیمه هادی. ترجمه ی مهشاد 11- عالئی. ماهنامه فناوری نانو سال دهم شماره 1 پیاپی : نقشه راه فناوری نانو کمیسیون اروپا نانو ذرات و نانو کامپوزیت ها. ترجمه ی علی عباسی. تهران: دبیرخانه ستاد ویژه توسعه فناوری نانو گروه آینده اندیشی. 98

116 منابع التین: 22- Feng, Yuan. Et al. (2010). Adsorption of Cd (II) and Zn (II) from aqueous solutions using magnetic hydroxyapatite nanoparticles as adsorbents. Chemical Engineering Journal 162: Stafiej, Anna. And Pyrzynska, Krystyna. Adsorption of heavy metal ions with carbon nanotubes. Separation and Purification Technology, 58: Ramos, Leyva. Et al. (2011). Adsorption of lead(ii) from aqueous solution onto several types of activated carbon fibers. Springer Science+Business Media, 17: Wang, Jiahong. Et al. (2010). Amino-functionalized core shell magnetic nanomaterial as a novel adsorbent for aqueous heavy metals removal. Journal of Colloid and Interface Science, 349: Kabbashi, A.N. et al. (2008). Application of Carbon Nanotubes For Removal of Copper Ion From Synthetic Water. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 21: Yi-jun, XU. Et al. (2011). Characterization and use of functionalized carbon nanotubes for the adsorption of heavy metal anions. ScienceDirect, New Carbon Materials, 26(1): Huang, Jiquan. Et al. (2012). Efficient removal of heavy metal ions from water system by titanate nanoflowers. Chemical Engineering Journal, 180: Yang, Yan. Et al. (2010). Fine Tuning of the Dimensionality of Zinc Silicate Nanostructures and Their Application as Highly Efficient Absorbents for Toxic Metal Ions. Nano Res, 3: Abdel-Fattaha, Tarek M., Haggag, Sawsan M.S. and Mahmoud, Mohamed E. (2011). Heavy metal ions extraction from aqueous media using nanoporous silica. Chemical Engineering Journal, 175: Anbia, M. and Ghassemian, Z. (2011). Removal of Cd(II) and Cu(II) from aqueous solutions using mesoporous silicate containing zirconium and iron. chemical engineering research and design, 89: Ou, Qianqian. Et al. (2012). Self-templated synthesis of bifunctional Fe3O4@MgSiO3 magnetic sub-microspheres for toxic metal ions removal. Chemical Engineering Journal, 180: Xia, Kaisheng. Et al. (2010). Synthesis of hybrid silica materials with tunable pore structures and morphology and their application for heavy metal removal from drinking water. Journal of Hazardous Materials, 183: Perez-Aguilar, Nancy V., Diaz-Flores, Paola E. and Rangel-Mendez, Jose R. (2011). The adsorption kinetics of cadmium by three different types of carbon nanotubes. Journal of Colloid and Interface Science, 364: Zhuang, Y., Yang, Y., Xiang, G. L. and Wang, X. (2009). Magnesium silicate hollow nanostructures as highly efficient absorbents for toxic metal ions. J. Phys. Chem. C, 113,

117 پیوست ها و ضمائم 111

118 پیوست 1 نتایج بدست آمده از دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی )غلظت کادمیوم در محلولهاي مختلف( 111

119 112

120 113

121 114

122 115

123 116

124 117

125 118

126 پیوست 2 چند نمونه طیف استاندارد مربوط به دستگاه XRD )طیف هاي مذکور با طیف هاي مواد سنتز شده مقایسه شدند( 119

127 Name and formula Reference code: PDF index name: Empirical formula: Chemical formula: Magnesium Oxide MgO MgO Crystallographic parameters Crystal system: Cubic Space group: Fd-3m E Space group number: 227 a (?): b (?): c (?): Alpha ( ): Beta ( ): Gamma ( ): Volume of cell: Z: RIR: - Subfiles and Quality Subfiles. Quality. Inorganic Alloy, metal or intermetalic Cement and Hydration Product Corrosion Pharmaceutical Superconducting Material Doubtful (O) Comments Sample preparation. Synthetic Mg ( OH, ) dehydrated for 36 hours at 400 C, gives mixed periclase and spinel type pattern; these are the reflections which index on a spinel cell. Reason "O" quality. O assigned because of mixture. References Primary reference. Freund,.Ber. Dtsch. Keram. Ges ) 0791(,937,74,. Peak list No. h k l d [A] 2Theta[deg] I ]%[

128 Stick Pattern 111

129 Name and formula Reference code: Common name: PDF index name: Empirical formula: Chemical formula: proto-enstatite Magnesium Silicate MgO Si MgSiO Crystallographic parameters Crystal system: Orthorhombic Space group: Pbcn Space group number: 60 a (?): b (?): c (?): Alpha ( ): Beta ( ): Gamma ( ): Calculated density: 3.10 Volume of cell: Z: 8.00 RIR: - Subfiles and Quality Subfiles. Quality. Inorganic Indexed (I) Comments Color. Colorless Sample preparation. Pattern made at 27 C of the quenched high temperature form that is stable above 1050 C. Optical data. A=1.65, B=1.65, Q=1.66, Sign=+, 2V=70 Additional pattern. See ICSD (PDF ) References Primary reference. Smith,.Acta Crystallogr ) 0757(,505,21,. Optical data. Atlas,.J. Geol ) 0752(,029,06,. Peak list No. h k l d [A] 2Theta[deg] I ]%[

130 Stick Pattern

131 114

132 Name and formula Reference code: PDF index name: Empirical formula: Chemical formula: Magnesium Zinc MgZn MgZn Crystallographic parameters Crystal system: Unknown RIR: - Status, subfiles and quality Status: Subfiles: Quality: Marked as deleted by ICDD Inorganic Blank (B) Comments Deleted by: see Weissmann comments November, References Primary reference: Dow Chemical Co., Midland, MI, USA., Private Communication Peak list No. h k l d [A] 2Theta[deg] I [%]

133 Stick Pattern 116

134 Name and formula Reference code: ICSD name: Empirical formula: Chemical formula: Zinc Oxide OZn ZnO Crystallographic parameters Crystal system: Hexagonal Space group: P63mc Space group number: 186 a (?): b (?): c (?): Alpha ( ): Beta ( ): Gamma ( ): Calculated density: 5.61 Volume of cell: Z: 2.00 RIR: 5.06 Subfiles and Quality Subfiles. Quality. Inorganic Alloy, metal or intermetalic Corrosion Modelled additional pattern Pharmaceutical Calculated (C) Comments ICSD collection code References Primary reference. Calculated from ICSD using POWD-12 ) 0779(, ++ Structure. Albertsson, J., Abrahams, S.C., Kvick, A,.Acta Crystallogr., Sec. B: Structural Science ) 0797(,33,74, Peak list No. h k l d [A] 2Theta[deg] I ]%[

135 Stick Pattern

136 Name and formula Reference code: PDF index name: Empirical formula: Chemical formula: Zinc Silicate O SiZn ZnSiO Crystallographic parameters Crystal system: Cubic a (?): b (?): c (?): Alpha ( ): Beta ( ): Gamma ( ): Volume of cell: RIR: - Status, subfiles and quality Status. Subfiles. Quality. Marked as deleted by ICDD Inorganic Blank (B) Comments Deleted by. Deleted by Duplicate Progam. General comments. 5972wt. percent ZnO and 42.4 wt. percent SiO. References Primary reference. Williamson, Glasser,.Nature (London) 0723(,292,162,) Peak list No. h k l d [A] 2Theta[deg] I ]%[ Stick Pattern 119

137 121

138 پیوست 3 اطالعات مربوط به تصاویر SEM 121

139 122

140 چند تصویر از دستگاه SEM 123

141 Abstract: Pure Water, is a crucial demand of creature life. Following industrial development, extra amount of toxic metals such as chromium enters the environmental cycle through the sewage, which is considered as a serious threat for organisms. One of the modern methods of filtration and removal of contaminants in water, is applying Nano-technology. According to specific property of silicate materials, in this article we try to survey increased power in composites and various absorption in several morphologies and also synthesis of Nano-metal silicates with different morphologies as absorbent of metal toxic ions. At first, we synthesize nano zink silicate with three morphologies considering context and the purpose of this survey. 1) Nano synthesis of zink silicate hollow cavity by hydrothermal method in mixed solvent system of ethanol/glycol polyethylene. 2) Zink nano wires silicate in a water-based system by controlling the amount of sodium silicate. 3) Synthesis of nano zink silicate membrane. After synthesizing, we measured the cadmium ion absorbance by synthesized nano zink silicates. Controlling PH, is the applied absorption method. Next step, we synthesized nano zink-magnesium silicate composite in two various morphologies of nanowires and membrane by different precent of zink and magnesium, in order to optimize synthesized nano metal silicate. We used zink nitrate and magnesium nitrate and also measured cadmium absorption by synthesized nano metal silicates in the same way of PH control absorption. In the 3 rd step, in order to determine the impact of the type of metal in nano metal silicate, we synthesized nano magnesium silicate and compared its absorption with nano zink silicate. Furthermore, we calculated the optimal concentration in one of synthesizes. Optimal concentration is the process which has the maximum absorption. While applying two methods of absorption in the test, finally we compared the effect of absorption method on the absorption level. Below you find further steps of synthesis: 1) Using IR, RAMAN, XRD spectroscopy to check the accuracy of synthesis. 2) Checking the dispersion of nano particles in ethanol solution by light microscope. 3) Measuring and observing particles with scanning electron microscope (SEM). 4) Using atomic absorption device for measuring the cadmium concentration in water-based solutions. The nano metal silicates were synthesized successfully. All of synthesized nano absorbents have the cadmium ion absorbency. The cadmium absorption via nano absorbents depend on various factors such as kind of metal in nano silicate and percent of metal in nano metal silicate composite. Meanwhile the absorption and PH control of medium containing the absorbent and solution would affect the cadmium absorption. 124

142 ISLAMIC AZAD UNIVERSITY SCIENCE AND RESEARCH BRANCH Faculty of Marine Science and Technology (FMST) -Department of Marine Chemistry Thesis for receiving «M.Sc» degree on Marine Chemistry Subject: Fabrication and Optimizing of Metal Nano Silicate as Toxic Metal Absorbent from Sea Water Thesis Advisor: Moradi. Shahram Ph.D. Consulting Advisor: Abroomand. Parviz Ph.D. By: Solgi. Leila Summer 2013 ص

Δείτε περισσότερα