وبلاگ

شکل ۲-۶ ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Basic blue 3 ……………………………..15
شکل ۲-۷ ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Disperse blue 56 ……………………………….15
شکل ۲-۸ ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Disperse red 1 ………………………………16
شکل ۲-۹ واکنش احیا و اکسیداسیون در رنگینه های خمی ………………………..۱۷
شکل ۲-۱۰ ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Reactive orange 16 …………………..18
شکل ۲-۱۱ساختار شیمیایی یک رنگینه کرومی ……………………………………..۱۹
شکل ۲-۱۲ گرافیت ………………………………………………………………….۳۱
شکل ۲-۱۳ الماس……………………………………………………………………۳۱
شکل ۲-۱۴ لانسدیلایت…………………………………………………….۳۱
شکل ۲-۱۵پدیده کنگره‌ای شدن (تبدیل ساختارهای پنج‌ضلعی و هفت‌ضلعی) تحت بارهای محوری…..۳۵
شکل ۲-۱۶ سطح مقطع دسته نانولوله‌ها……………………………………………۳۵
شکل ۲-۱۷ تولید ناخواسته اتصالات T شکل، Y شکل و یک چهارراهی………………۳۷
شکل ۲-۱۸ درپوش نانولوله در زوایای مختلف…………………………………….۳۸
شکل ۲-۱۹ واکنش نانولوله تک جداره تحت انواع بارمحوری فشاری………………….۳۹
شکل ۲-۲۰ یک ترانزیستور نانولوله‌ای……………………………………………۴۰
شکل ۲-۲۱ نمای شماتیک از روش تخلیه قوس الکتریکی…………………….۴۵
شکل ۲-۲۲ مکانیسم تشکیل نانولوله کربنی……………………………………………….۴۶
شکل ۲-۲۳ تبخیر لیزری یک هدف گرافیتی……………………………………………۴۸
شکل ۲-۲۴ ساختار پلی آنیلین ………………………………………………………………۵۱
شکل ۳-۱ ساختار شیمیایی رنگزای مستقیم آبی ۱۹۹ ……………………………………..۵۵
شکل ۳-۲ میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ………………………………….58
شکل ۳-۳ طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) ………………………………58
شکل ۵-۱- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از MWCNT………….72
شکل ۵-۲ طیف FT-IR برای پلی آنیلین ……………………………………….۷۲

چکیده
در این مطالعه، کاربرد نانولوله کربنی پوشش داده‌شده با پلی آنیلین برای حذف سریع رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از محلول‌های آبی موردمطالعه قرار گرفت. تأثیر متغیرهای مؤثر بر فرایند رنگ‌بری نظیر مقدار جاذب، غلظت رنگزا، PH محلول و زمان تماس بررسی شد.
نانولوله کربنی تهیه و نشاندن پلیمر آنیلین بر روی آن توسط تکنیک‌های SEM و FT-IR تأیید شدند. ایزوترم حالت تعادل با مدل‌های جذب لانگمویر و فرندلیش بررسی گردید. نتایج نشان داد که رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از ایزوترم لانگمویر تبعیت می‌کند. مدل شبه مرتبه اول و دوم برای بررسی سینتیک داده‌ها استفاده شد. فرایند جذب رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از معادله سینتیکی شبه مرتبه دوم تبعیت می‌کند که نشان می‌دهد فرایند بوسیله جذب فیزیکی قابل‌کنترل است. در این تحقیق مشخص شد که واکنش خود به خودی است. نتایج نشان می‌دهد که نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT می‌تواند به‌عنوان یک جاذب کارآمد برای حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ از محلول‌های آبی مورداستفاده قرار گیرد.
کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت، MWCNT، پلی آنیلین، رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹، جذب سطحی، ایزوترم جذب
فصل اول
کلیات تحقیق
۱-۱- مقدمه
آب حیاتی‌ترین ماده ایست که انسان به آن نیازدارد، لذا کیفیت آن‌یکی از دغدغه‌های همیشگی بشر بوده است. به‌رغم منابع بالقوه عظیم موجود، در بسیاری از بخش‌های جهان آب خالص برای برآوردن نیازهای آدمی ناکافی می‌باشد. این وضع تا حدی به سبب تغییر الگوهای مصرف و نیز پیشرفت‌های صنعتی و کشاورزی و رشد جمعیت جهان می‌باشد. به‌رغم اینکه تقریباً سه‌چهارم سطح زمین را آب تشکیل می‌دهد، ولی اکثر این آب‌ها به دلایل مختلف قابل‌استفاده نیستند و تنها بخش کوچکی از آن کاربرد دارد [۸]. امروزه صنعت نساجی در جهان و در کشور ما به‌شدت گسترش‌یافته است و با مصرف هزاران نوع مواد شیمیایی رنگزا، حدود ده هزار رنگ مختلف با تولید جهانی سالیانه بیش از ۷۰۰ هزار تن رنگ تولید می‌کنند. ازاین‌رو مقدار حدود ۱۰%-۵% از طریق پساب صنعت نساجی و رنگرزی وارد محیط‌زیست می‌گردد[۱۱۲،۹۳]. رنگزاها و پیگمان های شیمیایی و طبیعی زیادی نظیر رنگزای مستقیم به‌منظور رنگرزی در صنایع نساجی مورداستفاده قرار می‌گیرند [۸۹]. رنگزاهای مستقیم دارای گروه سولفونات در ساختار خود بوده و جزء رنگزاهای آنیونیک محسوب می‌شوند. از این رنگزا عموماً برای رنگرزی کالاهای سلولزی استفاده می‌شود [۳]. در کنار توسعه صنعت رنگرزی، حجم بالایی از فاضلاب حاوی رنگ نیز تولید می‌گردد [۶۵]. تخلیه پساب‌های تصفیه نشده و یا با تصفیه ناکافی حاوی مواد رنگزا می‌تواند باعث اختلالاتی در محیط‌زیست شود. این رنگ‌ها عموماً با فیبرهای نساجی نظیر کتان پیوند کووالانسی برقرار می‌کنند و به دلیل قابلیت تجزیه‌پذیری کم و استفاده گسترده از آن‌ها، سبب تأثیراتی بر فرآیندهای متداول تصفیه پساب صنایع نساجی در چند دهه اخیر شده است[۱۱۴،۵۰]. امروزه تخلیه پساب این صنایع به آب‌های طبیعی باعث مشکلات جدی شده است. این ترکیبات رنگی برای زندگی آبزیان سمی بوده و باعث تخریب محیط‌زیست می‌گردند و در سال‌های اخیر قوانین مرتبط با آلاینده‌های رنگی در سراسر دنیا روزبه‌روز سخت‌گیرانه‌تر شده‌اند[۹۷،۸۹،۵۹].حضور آلاینده‌های رنگی حتی در مقادیر کمتر از یک میلی‌گرم در لیتر ازنظر ظاهری مهم و قابل‌رؤیت می‌باشند[۷۲]. کنترل آلودگی پساب‌های صنعتی در سال‌های اخیر بیشتر موردتوجه عمومی و سازمان‌های طرفدار محیط‌زیست قرارگرفته است.
۱-۲- بیان مسئله
در طول سالیان دراز آلودگی آب یکی از مسائل مهمی است که موردتوجه محققین قرارگرفته است. روش‌های متنوعی جهت حذف آلودگی آن، بکار رفته است. رنگزا اولین آلاینده شناخته‌شده در پساب‌ها است. این مواد به دلیل دارا بودن ترکیبات پیچیده آلی، در برابر نور، شستشو و حملات میکروبی مقاوم هستند. به همین دلیل، به‌راحتی قابل‌تجزیه نیستند. پساب‌های رنگرزی صنایع نساجی، یکی از بزرگ‌ترین منابع آلودگی هستند که اثرات مخربی را به محیط‌زیست وارد می‌کنند، لذا تصفیه و حذف رنگ‌زاهای موجود در پساب‌های حاصل از فعالیت‌های صنایع نساجی حائز اهمیت فراوان است. در طول سال‌های گذشته روش‌های متنوعی جهت حذف مواد رنگزا از آب بکار رفته است. جدیدترین روش برای حذف رنگزا بر اساس فناوری نانو می‌باشد. در این تحقیق از نانوکامپوزیت ها به‌عنوان نانو جاذب‌های قوی جهت حذف مواد رنگزا استفاده می‌شود.
۱-۳- سوابق مربوطه
روش‌های شیمیایی و فیزیکی زیادی نظیر انعقاد شیمیایی، اکسیداسیون، جداسازی غشایی و روش‌های متداول بیولوژیکی برای حذف مواد رنگزا از پساب صنایع نساجی موردبررسی قرار گرفته‌اند. هرچند این روش‌های بیولوژیکی و شیمیایی روش‌های مؤثری در حذف مواد رنگزا می‌باشند، اما نیازمند تجهیزات و انرژی زیادی بوده یا فاقد توجیه اقتصادی می‌باشند و اغلب باعث تولید محصولات جانبی نامطلوبی می‌گردند [۷۵،۳۷]. امروزه فرایند جذب سطحی به دلیل کارآمد بودن، طراحی ساده و هزینه کم به‌عنوان گزینه‌ای جهت حذف بهینه مواد رنگزا در محلول‌های آبی مطرح است. این روش توانایی حذف ترکیبات آلی و غیرآلی نظیر فلزات، مواد رنگزا و ترکیبات تولیدکننده بو را دارا می‌باشند [۴۱]. برای حذف رنگ از پساب جاذب‌های متعددی مانند جلبک، پوسته گندم، پوسته برنج، پوسته بادام‌زمینی، الیاف شیشه، کنجاله پوست سویا، پوست پرتقال و کیتوسان مورداستفاده قرارگرفته است [۸۵،۷۴،۳۲،۲۹،۲۴]. استفاده از نانوکامپوزیت ها برای جذب مواد آلاینده از پساب نسبتاً جدید می‌باشد [۹۹،۹۸].
براین اساس نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT سنتز شده و مستقیماً جهت حذف رنگزای مستقیم آبی ۱۹۹ از پساب مورداستفاده قرار خواهد گرفت. ایده اصلاح سطح این دسته از مواد جاذب در طی چند سال اخیر مطرح‌شده است و هنوز کارهای تحقیقاتی چندانی بر روی سطح نانوکامپوزیت MWCNT به ثبت نرسیده است.
۱-۴- فرضیه‌ها

1. 1. با بهینه کردن نانو جاذب MWCNT و تهیه نانو کامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT میزان حذف رنگزای مستقیم آبی ۱۹۹ تغییر می‌کند.

1. 1. به کمک نانوکامپوزیت پلی آنیلین/ MWCNT می‌توان رنگزای مستقیم آبی ۱۹۹ را از محیط‌های آبی به‌خوبی حذف کرد.

1. 1. در حذف رنگزای مستقیم آبی ۱۹۹ از محیط‌های آبی، پارامترهایی چون: PH، غلظت رنگزا، مقدار نانو جاذب و زمان فرایند مؤثر بوده و بهینه می‌گردند.

۱-۵- اهداف تحقیق
هدف علمی تحقیق: دستیابی به روشی سریع، کم‌هزینه، بدون استفاده از حلال آلی و درعین‌حال روشی با کارایی بالا جهت حذف رنگ از محلول‌های آبی است.
اهداف کاربردی تحقیق: حذف رنگزای مستقیم آبی ۱۹۹ از محیط‌های آبی با بهره گرفتن از نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT.
۱-۶- جنبه نوآوری تحقیق
در این کار از نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT برای حذف رنگزای آبی مستقیم ۱۹۹ استفاده می‌شود. شایان‌ذکر است که از این جاذب برای حذف رنگزای مستقیم آبی ۱۹۹ از محیط‌های آبی اولین بار در این پروژه مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
فصل دوم
ادبیات و پیشینه تحقیق
۲-۱- تعریف اصطلاحات و متغیرها