دانشگاه غیرانتفاعی شمال آمل
مهندسی شیمی
پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد
عنوان:
سنتز کامپوزیت و نانوکامپوزیت پلی تیوفن / پلی استایرن با استفاده از پایدارکننده پلی وینیل پیرولیدون (PVP) در محیط آبی و بررسی ساختار شیمیایی و شکل شناختی محصول جهت جداسازی یون Zn2+
استاد راهنما:
پروفسور حسین عیسی زاده
استاد مشاور:
پروفسور عباسعلی رستمی
مهر 1393
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
عنوان صفحه
فصل اول : مبانی نظری…………………………………………………………………………………………………………………………..1
1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
1-2 تحقیقات آکادمیک پلیمرهای رسانا………………………………………………………………………………………………..6
1-3 دوپه کردن………………………………………………………………………………………………………………………………………7
1-4 مکانیسم هدایت در پلیمرهای رسانا…………………………………………………………………………………………….10
1-4-1 روشهای رسانا کردن پلیمرها……………………………………………………………………………………………..11
1-5 روش های سنتز پلیمرهای رسانا………………………………………………………………………………………………….14
1-5-1 پلیمریزاسیون الکتروشیمیایی…………………………………………………………………………………………….14
1-5-2 پلیمریزاسیون شیمیایی……………………………………………………………………………………………………….15
1-5-3 پلیمریزاسیون قالبی……………………………………………………………………………………………………………..16
1-5-4 پلیمریزاسیون کلوئیدی………………………………………………………………………………………………………..17
1-6 کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت ها……………………………………………………………………………………………………18
1-6-1 طبقه بندی نانوکامپوزیت ها………………………………………………………………………………………………..21
1-6-2 روش های سنتز کامپوزیت های پلیمری و نانو کامپوزیت های پلیمری…………………………..22
1-6-3 کاربردهای کامپوزیت های پلیمری…………………………………………………………………………………..23
1-6-4 انواع نانو کامپوزیت های سنتز شده شده از پلیمر رسانا و کاربرد آن ها………………………..24
1-7 تیوفن…………………………………………………………………………………………………………………………………………..25
1-7-1 خصوصیات تیوفن………………………………………………………………………………………………………………….25
1-7-2 سنتز تیوفن……………………………………………………………………………………………………………………………26
1-7-3 پلی تیوفن……………………………………………………………………………………………………………………………..27
1-7-4 سنتز پلی تیوفن ها……………………………………………………………………………………………………………….27
1-7-4-1 سنتز الکترو شیمیایی پلی تیوفن……………………………………………………………………………….28
1-7-4-2 سنتز شیمیایی پلی تیوفن………………………………………………………………………………………….28
1-8 کاربردهای هدایت ذاتی کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت های پلیمر رسانا………………………………….29
1-8-1 سوئیچ الکتروشیمیایی، ذخیره و تبدیل انرژی……………………………………………………………………..31
1-8-2 فناوری جداسازی و تصفیه……………………………………………………………………………………………………33
1-8-3 باطری های پرشدنی و خازن ها…………………………………………………………………………………………..33
1-8-4 حفاظت در مقابل خوردگی………………………………………………………………………………………………….33
1-9 فلزات سنگین………………………………………………………………………………………………………………………………35
1-10 تصفیه آب………………………………………………………………………………………………………………………………40
1-10-1 روش های کلی تصفیه آب………………………………………………………………………………………………..41
1-11 جذب سطحی……………………………………………………………………………………………………………………………41
1-11-1 اساس پدیده جذب سطحی………………………………………………………………………………………………42
1-11-2 مکانیسم جذب…………………………………………………………………………………………………………………..43
1-11-3 انواع جذب سطحی……………………………………………………………………………………………………………45
1-11-3-1 جذب فیزیکی یا جذب واندروالس……………………………………………………………………………45
1-11-3-2 جذب شیمیایی یا جذب سطحی فعال شده…………………………………………………………..45
1-11-4 جاذب ها……………………………………………………………………………………………………………………………46
1-11-4-1 جاذب های معدنی……………………………………………………………………………………………………47
1-11-4-2 جاذب های آلی……………………………………………………………………………………………………….48
1-12 تاریخچه فرایند جذب سطحی در صنعت تصفیه آب……………………………………………………………….48
1-13 کاربردهای اصلی فرآیند جذب سطحی……………………………………………………………………………………49
1-13-1 کاربرد جذب سطحی از فاز مایع……………………………………………………………………………………..50
1-13-2 کاربرد جذب سطحی از فاز گاز……………………………………………………………………………………….50
1-14 سرعت فرآیند جذب سطحی و عوامل موثر بر آن…………………………………………………………………….51
1-15 انواع اجسام جاذب سطحی……………………………………………………………………………………………………54
1-16 خواص اساسی جاذبهای سطحی………………………………………………………………………………………………55
فصل دوم : ابزار، مواد و روش ها…………………………………………………………………………………………………………..58
2-1 مشخصات دستگاه ها و تجهیزات…………………………………………………………………………………………………59
2-2 مشخصات مواد……………………………………………………………………………………………………………………………..60
2-3 شرح انجام آزمایش ها و آماده سازی مواد و محلول ها……………………………………………………………..61
2-3-1 سنتز پلی استایرن در محیط آبی………………………………………………………………………………………61
2-3-2 سنتز پلی تیوفن در محیط آبی………………………………………………………………………………………..61
2-3-3 سنتز کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت های پلی تیوفن در محیط آبی……………………………….62
2-3-3-1 با استفاده از پلی وینیل پیرولیدون………………………………………………………………………….62
2-3-3-2 با استفاده از پلی وینیل کلرید………………………………………………………………………………..62
2-3-3-3 با استفاده از پلی وینیل پیرولیدون و پلی وینیل کلرید………………………………………63
2-3-3-4 با استفاده از سیلیسیم دی اکسید………………………………………………………………………….63
2-3-3-5 با استفاده از سیلیسیم دی اکسید و پلی وینیل پیرولیدون…………………………………..64
2-3-3-6 با استفاده از پلی استایرن……………………………………………………………………………………….64
2-3-3-7 با استفاده از پلی استیرن و پلی وینیل پیرولیدون…………………………………………………65
2-4 آزمون ها……………………………………………………………………………………………………………………………………..66
2-4-1 شکل شناسی ذرات………………………………………………………………………………………………………….66
2-4-2 بررسی ساختار شیمیایی…………………………………………………………………………………………………….66
2-4-3 پرتو ایکس………………………………………………………………………………………………………………………..68
2-5 جداسازی یون روی……………………………………………………………………………………………………………………..69
2-5-1 روش انجام آزمایش و آماده سازی مواد و محلول ها…………………………………………………………69
2-5-2 روش حذف روی از نمونه ها با استفاده از پلیمرها و کامپوزیت ها………………………………….69
فصل سوم : نتایج………………………………………………………………………………………………………………………………….70
3-1 شکل شناسی ذرات…………………………………………………………………………………………………………………….71
3-1-1 شکل شناسی کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت های پلی تیوفن در محیط آبی………………….71
3-1-2 شکل شناسی نانو کامپوزیت های پلی تیوفن / اکسید فلزی در محیط آبی……………………76
3-2 بررسی ساختار شیمیایی نانو کامپوزیت ها………………………………………………………………………………..80
3-2-1 بررسی ساختار شیمیایی پلی تیوفن و نانو کامپوزیت های آن…………………………………………80
3-3 بررسی ساختار نانوکامپوزیت های تهیه شده توسط X-ray …………………………………………………..85
3-4 جداسازی یون روی…………………………………………………………………………………………………………………….88
3-4-1 نتایج درصد حذف یون روی با استفاده از پلی تیوفن و نانوکامپوزیت های آن………………..88
نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………….90
پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….91
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..92
فهرست اشکال
شکل 1-1 اکسیداسیون-احیا پلی تیوفن و پلی پیرول………………………………………………………………………..7
شکل 1-2 دوپه شدن…………………………………………………………………………………………………………………………..12
شکل 1-3 احاطه شدن سطح مونومر بوسیله پایدارکننده………………………………………………………………..18
شکل 1-4 اجزای فرایند جذب سطحی………………………………………………………………………………………………42
شکل 1-5 مراحل جذب در سطوح درونی…………………………………………………………………………………………44
شکل 3-1 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن بدون مواد افزودنی…………………………………………72
شکل 3-2 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی استایرن بدون مواد افزودنی……………………………………..72
شکل 3-3 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن با استفاده از ماده افزودنی پلی وینیل کلرید….73
شکل 3-4 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن با استفاده از پلی و ینیل پیرولیدون……………….73
شکل 3-5 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن با استفاده از پلی و ینیل پیرولیدون……………….74
شکل 3-6 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن – پلی وینیل کلرید در حضور پلی وینیل پیرولیدون……………………………………………………………………………………………………………………………………………..74
شکل 3-7 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن – پلی استایرن بدون پایدارکننده…………………..75
شکل 3-8 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن – پلی استایرن با پلی وینیل پیرولیدون………..75
شکل 3-9 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن – پلی استایرن با پلی وینیل پیرولیدون………..76
شکل 3-10 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن – سیلیسیم دی اکسید……………………………….77
شکل 3-11 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن – سیلیسیم دی اکسید (بعد از جداسازی)…77
شکل 3-12 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن / سیلیسیم دی اکسید در حضور پلی وینیل پیرولیدون……………………………………………………………………………………………………………………………………………..78
شکل 3-13 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی تیوفن / سیلیسیم دی اکسید با پلی وینیل پیرولیدون(بعد از جداسازی)…………………………………………………………………………………………………………………78
شکل 3-14 تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی وینیل کلرید خالص…………………………………………………79
شکل 3-15 تصویر میکروسکوپ الکترونی اکسید سیلیسیم خالص………………………………………………….79
شکل 3-16 طیف FTIR پلی تیوفن در محیط آبی…………………………………………………………………………81
شکل 3-17 طیف FTIR پلی تیوفن در حضور پلی وینیل کلرید در محیط آبی……………………………82
شکل 3-18 طیف FTIR پلی تیوفن در حضور پلی وینیل پیرولیدون در محیط آبی…………………….82
شکل 3-19 طیف FTIR پلی تیوفن در حضور پلی وینیل کلرید و پلی وینیل پیرولیدون در محیط آبی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………83
شکل 3-20 طیف FTIR پلی استیرن در حضور پلی وینیل پیرولیدون در محیط آبی…………………83
شکل 3-21 طیف FTIR پلی تیوفن/ پلی استیرن در محیط آبی……………………………………………………84
شکل 3-22 طیف FTIR پلی تیوفن/ پلی استیرن در حضور پلی وینیل پیرولیدون در محیط آبی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………84
شکل 3-23 طیف FTIR پلی وینیل کلرید…………………………………………………………………………………….85
شکل 3- 24 منحنی XRD پلی تیوفن خالص……………………………………………………………………………….86
شکل 3- 25 منحنی XRD نانوذره SiO2 ……………………………………………………………………………………86
شکل 3- 26 منحنی XRD پلی تیوفن / نانوذره SiO2 ……………………………………………………………….87
شکل 3- 27 منحنی XRD پلی تیوفن / نانوذره SiO2در حضور پلی وینیل پیرولیدون……………..87
فهرست جداول
جدول 1-1 تغییرات خواص در برابر محرک های الکتریکی………………………………………………………………….4
جدول 1-2 هدایت الکتریکی پلیمرهای رسانا دوپه شده……………………………………………………………………….9
جدول 2-1 مشخصات دستگاه های مورد استفاده در این تحقیق…………………………………………………….58
جدول 2-2 اسامی ومشخصات مواد مورد استفاده در این تحقیق………………………………………………………59
جدول 3-1 : میانگین اندازه ذرات پلی تیوفن……………………………………………………………………………………..79
جدول 3-2 : نتایج درصد حذف یون روی از آب در غلظت اولیه 30 ppm …………………………………….87
:: بازدید از این مطلب : 39
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
