دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم داروئی

دانشکده فن‌آوری‌های نوین،گروه شیمی

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.SC)

گرایش: کاربردی

عنوان:

سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب کبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه­گیری با اسپکترومتری جذب اتمی شعله

استاد راهنما:

سرکار خانم دکترانسیه قاسمی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

خلاصه فارسی………………………………………………………………………………………….. 1

مقدمه……………………………………………………………………………………………………. 2

 فصل اول: کلیات   

1-1- ضرورت انجام تحقیق…………………………………………………………………………….. 5

1-2- بیان مسئله……………………………………………………………………………………….. 5

1-3- اهداف پژوهش……………………………………………………………………………………. 8

1-4-  فناوری نانو…………………………………………………………………………………….. 8

1-4-1-  نانو ذرات……………………………………………………………………………………….. 9

1-4-2- نانوذرات مغناطیسی…………………………………………………………………………. 11

1-4-2-1- طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی……………………………………………………. 12

1-4-2-1-1- مواد فرو مغناطیس………………………………………………………………………… 12

1-4-2-1-2- مواد فری مغناطیس……………………………………………………………………… 15

1-4-2-2- نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن……………………………………………………….. 15

1-4-2-2-1- مگنتیت……………………………………………………………………………………. 15

1-4-2-2-2- مگهمایت……………………………………………………………………………………. 16

1-5- روشهای تهیه ی مگنتیت………………………………………………………………………….. 17

1-5-1- تهیه ی مگنتیت در محیط های همگن مایع…………………………………………………… 18

1-5-1-1- تهیه ی مگنتیت در روش همرسوبی محلول نمک آهن (III) و آهن (II)………………… 18

1-5-2- تهیه مگنتیت به روش بیوسنتز…………………………………………………………………. 22

1-6- کاربرد های اکسید های مغناطیسی آهن……………………………………………………….. 23

1-7- اصلاح سطح نانو ذرات مغناطیسی ……………………………………………………………… 25

1-8- آپاتیت………………………………………………………………………………………………… 26

1-9- هیدروکسی آپاتیت…………………………………………………………………………………… 27

1-10- تاریخچه ی شناسایی هیدروکسی آپاتیت………………………………………………………. 28

1-11- خواص هیدروکسی آپاتیت…………………………………………………………………………. 28

1-11-1- بلورینگی………………………………………………………………………………………….. 28

1-11-2- خواص زیست سازگاری………………………………………………………………………… 29

1-11-3- رفتار حرارتی………………………………………………………………………………………. 29

1-11-4- خواص مکانیکی…………………………………………………………………………………… 30

1-11-5- چگالی……………………………………………………………………………………………… 31

1-11-6- حلالیت در آب……………………………………………………………………………………… 31

1-12- روش های سنتز هیدروکسی آپاتیت……………………………………………………………… 33

1-13- تاریخچه ای از کاربرد های هیدروکسی آپاتیت…………………………………………………. 35

1-14-کاربرد های هیدروکسی آپاتیت……………………………………………………………………. 35

فصل دوم : مروری برمتون گذشته     

2-1- فلزات سنگین و اثرات آن ها………………………………………………………………………… 40

2-1-1-کبالت…………………………………………………………………………………………………. 40

2-1-1-1-اثرات کبالت بر روی سلامتی انسان………………………………………………………….. 41

2-1-1-2-تاثیرات زیست محیطی کبالت………………………………………………………………….. 43

2-1-2- روی…………………………………………………………………………………………………. 45

2-1-2-1- اثرات روی بر روی سلامتی انسان……………………………………………………………. 46

2-1-2-2- اثرات روی بر روی محیط زیست……………………………………………………………… 47

2-2- ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب……………………………………………………………. 49

2-3- کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب……………………………………………………. 49

2-4- روش های جداسازی فلزات سنگین………………………………………………………………. 52

2-4-1- رسوب دهی شیمیایی…………………………………………………………………………. 52

2-4-2- انعقاد و ته نشینی……………………………………………………………………………….. 54

2-4-3- انعقاد الکترودی…………………………………………………………………………………… 56

2-4-4- روش تبادل یون………………………………………………………………………………….. 58

2-4-5- کاتالیزورهای نانوئی………………………………………………………………………………. 62

2-4-6- جذب بیولوژیکی………………………………………………………………………………… 63

2-4-7- روش های غشایی………………………………………………………………………………. 66

2-4-7-1- الکترودیالیز……………………………………………………………………………………… 67

2-4-7-2- اسمز معکوس………………………………………………………………………………… 69

2-4-7-3- نانو فیلتراسیون……………………………………………………………………………… 70

2-4-7-4- اولترافیلتراسیون توسط پلیمر های دندریمر افزایشی……………………………………. 72

2-4-8- شناور سازی……………………………………………………………………………………… 74

2-4-9- جذب سطحی……………………………………………………………………………………. 77

2-4-9-1- جذب توسط کربن فعال………………………………………………………………………… 80

2-4-10- جداسازی مغناطیسی……………………………………………………………………….. 81

2-4-11- ترکیب جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی با جاذب γ-Fe₂O₃@HAP……….

2-5- مروری بر مطالعات گذشته………………………………………………………………………… 89

2-5-1- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با نانو ذرات مغناطیسی………………….. 89

2-5-2- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با هیدروکسی آپاتیت…………………… 92

2-5-3- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با γ-Fe₂O₃@HAP ……………………….

فصل سوم : مواد و روش ها

3-1- مواد……………………………………………………………………………………………………. 98

3-2- تجهیزات دستگاهی…………………………………………………………………………………. 99

3-3- روش کار………………………………………………………………………………………………. 99

3-3-1- سنتز جاذب………………………………………………………………………………………. 99

3-3-2- تعیین ساختار نانو ذرات γ-Fe₂O₃@HAP سنتز شده…………………………………….. 101

3-3-3- تهیه ی محلول های نیترات روی و نیترات کبالت………………………………………….. 102

3-3-4- بهینه سازی و بررسی عوامل موثر بر جذب Zn²⁺  و Co²⁺ …………………………….

3-3-5- بررسی میزان جذب کبالت (II) و روی (II) از محلول های آبی در شرایط بهینه……….. 104

3-3-6- آزمایش واجذبی……………………………………………………………………………….. 105

3-3-7- بررسی میزان جذب Zn²⁺  و Co²⁺ موجود در پساب با جاذب γ-Fe₂O₃@HAP ………..

3-3-8- بررسی تخریب یا عدم تخریب نانو ذرات γ-Fe₂O₃@HAP پس از فرایند جذب…………. 106

فصل چهارم : نتایج

4-1- بررسی ساختار جاذب نانو ذرات  γ-Fe₂O₃@HAP …………………………………………

4-1-1- SEM  و TEM مربوط به γ-Fe₂O₃@HAP  قبل از فرایند جذب……………………………… 108

4-1-2- طیف FTIR  مربوط به γ-Fe₂O₃@HAP  قبل از فرایند جذب……………………………….. 109

4-1-3- طیف XRD مربوط به γ-Fe₂O₃@HAP  قبل از فرایند جذب……………………………….. 110

4-2- نتایج تست انجام شده…………………………………………………………………………. 110

4-3- رسم منحنی استاندارد………………………………………………………………………… 111

4-4- بهینه سازی فاکتور های موثر بر جذب توسط طراحی باکسن- بهکن……………………. 112

4-5- بررسی درصد جذب و واجذبی Zn²⁺  و Co²⁺ در محلول ها………………………………. 122

4-6- بررسی درصد جذب Zn²⁺  و Co²⁺  موجود در پساب…………………………………….. 124

4-7- بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب نانو ذرات γ-Fe₂O₃@HAP پس از واجذبی………… 124

4-7-1- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe₂O₃@HAP مربوط به فرایند واجذب……………………… 125

4-7-2- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe₂O₃@HAP مربوط به فرایند واجذب……………………….. 126

فصل پنجم: بحث و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………. 128

5-2- پیشنهادات…………………………………………………………………………………….. 129

منابع………………………………………………………………………………………………….. 131

خلاصه ی انگلیسی…………………………………………………………………………………. 162

خلاصه فارسی:

در این تحقیق ابتدا نانو ذرات  γ-Fe₂O₃@HAPسنتز شده و با اطمینان از سنتز موفق این نانو ذرات با توجه به طیف های XRD، FTIR و تصاویر  SEMو TEM آن ها، این نانو ذرات به عنوان جاذب برای جداسازی یون های فلزی Zn²⁺ و Co²⁺ از محلول های آبی حاویcc  20 کبالت (II) و روی (II)ppm  10 به کار برده شدند و برای اندازه گیری جذب این فلزات از اسپکترومتری جذب اتمی شعله استفاده شد. علاوه بر این به منظور دستیابی به بالاترین بازده جذب فلزات سنگین توسط نانوذرات γ-Fe₂O₃@HAP، اثر عوامل مختلف از جمله مقدار گرم نانوذرات γ-Fe₂O₃@HAP، زمان استخراج و pH بررسی و توسط طراحی های کمومتری بهینه سازی شد. شرایط بهینه عبارت بودند از: 10 pH=،g 015/0γ-Fe₂O₃@HAP =  و45Time =  دقیقه که موارد گفته شده توسط نرم افزار 1/5Statgraphics  با استفاده از طراحی باکس- بهکن بهینه سازی و سطوح بهینه این فاکتورها تعیین شد. در شرایط بهینه نزدیک به 100% کاتیونهای مذکور جذب نانوذرات شده و از محیط آبی حذف شدند. همچنین بر روی پساب حاویppm Zn²⁺  3/22 وppm Co²⁺   5 فرایند جذب با جاذب MNHAP را در شرایط بهینه انجام داده و به جذب 99% روی (II) و 96% کبالت (II) دست یافتیم. فرایند جذب سطحی Zn²⁺ و Co²⁺ بر روی جاذب MNHAP با مکانیسم های جاذبه ی الکترواستاتیک، تشکیل کمپلکس سطحی، تبادل یون صورت گرفته است. علاوه بر موارد بیان شده آزمایشات واجذبی را توسط 3 شوینده ی HNO₃ یک نرمال، EDTA   سه صدم مولار،  CaNO₃. 4H₂Oیک دهم مولار بعد از اعمال فرایند جذب در شرایط بهینه انجام دادیم و به نتایج رضایت بخشی دست یافتیم . سپس به منظور بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب، طیفهای FTIR و XRD از جاذب گرفته شد و تفسیر طیفهای بدست آمده بیانگر عدم تخریب جاذب  γ-Fe₂O₃@HAPبود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.