1- 12-1- روش پیش آرایشی.. 20
1-12-2- روش خود تجمعی.. 21
الف
1-13-1 – انتخاب آنالیت هدف… 22
1-13-2- مونومر عاملی.. 22
1-13-3- شبكه ساز 23
1-13-4- حلال. 23
1-13-5- آغاز كننده ها 24
1-14- مروری بر برخی روش های گزارش شده برای اندازه گیری جیوه(II) 24
فصل دوم: کارهای تجربی
2- 1- مقدمه. 28
2-2- مواد شیمیایی و محلول های مورد استفاده 28
2-3- دستگاههای مورد استفاده 29
2-4- سنتز نانو ذرات آهن.. 30
2-5- سنتز پلیمر (MAMNPs) 30
2-6- تعیین خصوصیات جاذب… 31
2-7- سنتز نانو ذرات مگنتیت پوشش داده شده با سیلیکا 35
ب
2-8- سنتز IIP. 36
2-9- تعیین خصوصیات جاذب… 37
2-10-تعیین ظرفیت جاذب به وسیله ایزوترمهای جذب سطحی.. 41
2-10-1- ایزوترم لانگمویر. 41
2-10-2- ایزوترم فروندلیچ.. 42
2-10-3- ایزوترم لانگمویر- فروندلیچ (سیپس) 43
2-10-4- ایزوترم ردلیچ-پیترسون.. 43
2-11- مدلهای سینتیکی سیستمهای جذب سطحی.. 44
2-11-1- سینتیک جذب سطحی.. 45
2-11-1-1- معادله سرعت شبه مرتبه اول.. 45
2-11-1-2- معادله سرعت شبه مرتبه دوم. 46
فصل سوم: نتایج وبحث
3-1-1- مقدمه. 51
3-1-2- مطالعات جذب سطحی فلزات… 52
پ
3-1-3- بررسی اثر متغیرها و بهینه سازی شرایط آزمایش…. 53
3-1-3-1- بررسی اثر pH.. 53
3-1-3-2- تعیین pH نقطه صفر IIP. 56
3-1-3-3- بررسی اثر مقدار جاذب… 57
3-1-3-4- اثر زمان به همزدن.. 58
3-1-3-5- واجذب یون های فلزات از روی نانو ذرات اصلاح شده 59
3-1-3-6- بررسی زمان واجذب… 60
3-1-3-7- تعیین ظرفیت جاذب به وسیله ایزوترمهای جذب سطحی.. 60
3-1-3-8- مطالعات سینیتیکی حذف فلزات… 64
3-1-4- بحث و نتیجه گیری.. 66
3-2-1-مقدمه. 68
3-2-2- مطالعات جذب سطحی و واجذب… 68
3-2-3- بهینه سازی شرایط اندازه گیری یون جیوه (II) 69
3-2-3-1- اثر pH.. 69
3-2-3-2- اثر مقدار جاذب… 70
3-2-3-3- اثر زمان تماس…. 71
ت
3-2-3-4- تعیین ظرفیت جاذب به وسیله ایزوترمهای جذب سطحی.. 72
3-2-3-5- واجذب جیوه(II) از روی IIP. 75
3-2-3-6- بررسی زمان واجذب… 75
3-2-3-7- بررسی میزان گزینش پذیری IIPنسبت به جیوه(II) 76
3-2-3-8- مطالعات سینیتیکی حذف یون جیوه(II) به وسیله IIP و NIP. 77
3-2-3-9- بررسی اثر حجم نمونه بر جذب سطحی.. 78
3-2-4- مشخصات تجزیهای و کاربردها 79
3-2-5-آماده سازی نمونه حقیقی.. 80
3-2-6- بحث و نتیجه گیری.. 81
جدول (2-1)، طیف های IR.. 33
جدول (2-2)، اطلاعات استخراج شده از طیف های IR.. 40
جدول(2-3)، مدل های ایزوترمی و معادله های خطی و غیر خطی آنها 44
جدول(2-4) فرم خطی و غیر خطی معادلات سنتیک جذب سطحی.. 47
جدول (3-1-1)، واجذب یون های فلزی نقره، جیوه، کادمیوم و سرب از روی نانو ذره 59
جدول (3-1-2)، پارامترهای مختلف روابط ایزوترمها 62
جدول(3-1-3)، مقایسه ظرفیت چند جاذب برای جذب سطحی یون های مورد بررسی.. 63
جدول (3-1-4)، آنالیز داده های سینتیکی.. 64
جدول (3-2-1)، پارامترهای مختلف روابط ایزوترمها و ضریب همبستگی ® و درصد خطا 74
جدول (3-2-2)، واجذب یون فلزی جیوه از روی IIP. 75
جدول (3-2-3)، آنالیز داده های سینتیکی.. 77
جدول(3-2-4)، مشخصات تجزیه ای روش برای اندازه گیری جیوه 80
جدول(3-2-5)، نتایج تجربی برای نمایش توانایی روش پیشنهادی.. 81
جدول (3-2-6)، مقایسه حد تشخیص روشهای مختلف برای اندازه گیری جیوه 82
شکل (1-1)، مکانیسم تشکیل نانوذرات مگنتیت… 10
شکل(1-2)، شمایی از پایدار کردن نانوذرات مغناطیسی وعامل دار کردن سطح آنها 14
شکل (1-3)، شمایی از از فرایند جداسازی با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی آهن.. 16
شکل (2-1)، سنتز نانو ذره MAMNPs 31
شکل(2-2)، الگوی XRD مربوط به MAMNPs 32
شکل (2-3 )، الگوی TEM مربوط به (a) MNPs، MAMNPs (b) 32
شکل (2-4)، طیف IR مربوط بهa) MNPs ، b) مونومر مرکاپتو اتیل آمین،c ) MAMNPs 33
شکل (2-5)، مراحل سنتز IIP. 37
شکل (2-6 )، الگوی TEM مربوط به IIP. 38
شکل (2-7)، الگوی XRD مربوط به IIP. 38
شکل (2-8)، طیف IR مربوط به a)MNPs ، b)Fe2O3@SiO2، c) مونومر مرکاپتو اتیل آمین…40 .شکل (3-1-1)، مکانیسم جذب فلزات توسط نانوذره MAMNPs 56
شکل (3-1-2)، در صد حذف یون های فلزی pHهای مختلف: 55
شکل(3-1-3)، پتانسیل زتا درpH های مختلف برای IIP. 56
شکل( 3-1-4)، درصد حذف یون های فلزی در مقادیر متفاوت جاذب… 57
شکل(3-1-5)، درصد حذف یون های فلزی در زمان های متفاوت. 58
چ
شکل (3-1-6)، زمان واجذب یون های فلزی (الف) کادمیوم، (ب) نقره، (ج) جیوه و (د) سرب… 60
شکل(3-1-7)، نمودار ایزوترمی برای حذف یون های فلزی.. 61
شکل (3-2-1)، مقدار یون فلزی جیوه (II) جذب شده در pH های مختلف. 70
شکل (3-2-2)، درصد حذف جیوه(II) در مقادیر متفاوت جاذب… 71
شکل (3-2-3)، درصد حذف یون های فلزی جیوه (II)، در زمان های متفاوت. 72
شکل (3-2-4)، نمودار ایزوترم برای یون فلزی جیوه (II) روی MIPو NIP. 73
شکل (3-2-5)، زمان واجذب یون جیوه (II) از سطح جاذب… 76
شکل (3-2-6)، بررسی اثر حجم اولیه یون فلزی جیوه (II) در شرایط بهینه. 78
شکل (3-2-7)، منحنی کالیبراسیون جیوه(II) 79
کلیات و مباحث تئوری
1-1-مقدمه
برای نانوذرات تعاریف متعددی ارائه شده است اما به طورخاص نانوذرات دارای قطری بین 1 تا 250 نانومترمی باشند، به عبارتی آنها درحوزهای ما بین اثرات کوانتومی اتمها، مولکولها و خواص مواد توده ای قرار می گیرند. موادمختلف دراین مقیاس از خود خواص متفاوت و جالبی را بروز می دهند. توانایی ساخت وکنترل ساختار نانوذرات به دانشمندان و مهندسین امکان می دهد خواص حاصله را تغییر داده و بتوانند خواص مطلوب را در مواد طراحی کنند. موارد فوق العاده گسترده ای وجود دارند که اندازه فیزیکی ذره می تواند خواص بهبود یافته ای را به وجود آورد. مثلاً اندازه کوچک ذرات امکان صیقل دهی ظریفتر سطوح را فراهم می کند. نانوذرات مغناطیسی به دلیل داشتن یك سری ویژگی های خاص مانند: (1) سهولت سنتز، (2) مساحت سطح به حجم زیاد به دلیل داشتن ابعاد نانومتری، (3) خاصیت سوپرپارامغناطیسی که باعث میشود این ذرات به میدان مغناطیسی خارجی پاسخ دهند و در غیاب میدان خارجی خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهند، (4) عدم نیاز به مراحل فیلتراسیون و سانتریفیوژ کردن در طی فرآیند استخراج، (5) توانایی استخراج از حجم زیاد نمونهها می توانند در استخراج و حذف گونه های مختلف آلی و معدنی به ویژه آلایندههای محیطی و جداسازی داروها از نمونههای بیولوژیکی به كار گرفته شوند ] 2,1[. نانوذرات به قدری کوچک هستند که می توان گفت بی نظمی چندانی در آنها وجود نداشته و لذا فلزات پرقدرت و بسیار سخت را می توان از آنها تولید کرد. مساحت سطح بالای آنها نیز سبب تولید کاتالیزور کاراتر و مواد پر انرژی می گردد
1-2- ماهیت مغناطیسی نانوذرات
در مواد مغناطیسى، مولكول ها و اتم های سازنده ى آن خاصیت مغناطیسی دارند. به بیان ساده تر عناصرى مانند آهن، كبالت، نیكل و آلیاژهای آنها كه توسط آهنربا جذب می گردد، مواد مغناطیسی نامیده می شود. طبقه بندى مواد مغناطیسی براساس پذیرفتارى مغناطیسى(X) (قابلیت مغناطیسی شدن ماده) انجام می شود براین اساس مواد را به سه گروه فرومغناطیس، پارامغناطیس و دیامغناطیس دسته بندی می كنند]1[. در مواد دیامغناطیس برایند گشتاور دوقطبی مغناطیسی صفر است و درحضور میدان مغناطیسى، گشتاور دوقطبی در آنها القا می شود، اما جهت این دوقطبی هاى القا شده برخلاف جهت میدان مغناطیسی خارجی است كه باعث می شود ماده ی دیامغناطیس از میدان مغناطیسی دفع شود. با حذف میدان مغناطیسی خارجى، خاصیت مغناطیسی این مواد باقی نمی ماند. پذیرفتارى مغناطیسی در این مواد خیلی كم می باشد. تمام گازها (جز اكسیژن)، آب، نقره، طلا، مس، الماس، گرافیت، بیسموت و بسیاری ازتركیبهای آلى دیامغناطیس هستند. در ماده ی پارامغناطیس، دوقطبی هاى مغناطیسی داراى سمت گیرى مشخص و منظمی نیستند، در نتیجه این مواد خاصیت مغناطیسی ندارند. اگر آنها درون یك میدان مغناطیسی قرار داده شوند، در راستای خط هاى میدان مغناطیسی منظم می شوند. با حذف میدان مغناطیسى، دوقطبی هاى مغناطیسی دوباره به سرعت به وضعیت قبلی كه درغیاب میدان داشتند، برمی گردند. به این ترتیب، مواد پارامغناطیس درمیدان هاى مغناطیسی قوی خاصیت مغناطیسی پیدا می كنند. پذیرفتارى مغناطیسی این مواد مقدارى مثبت می باشد. منگنز، پلاتین، آلومینیم، فلزهاى قلیایى و قلیایی خاكى، اكسیژن و نیترون اكسید پارامغناطیس هستند. مواد فرومغناطیس مانند مواد پارامغناطیس است، با این تفاوت كه مجموعه اى ازدوقطبی هاى مغناطیسی در یك جهت و راستا قرار دارند كه خود این مجموعه ها در راستا و جهت هاى متفاوتی قرارمی گیرند، به طورى كه اثر میدان یكدیگر را خنثى می كنند. به این مجموعه از دوقطبی هاى مغناطیسی كه در یك راستا قرار دارند، حوزه ى مغناطیسی می گویند. خاصیت مغناطیسی این مواد به سرعت تغییر مسیر این حوزه ها و قرار گرفتن در جهت میدان بستگی دارد]3 [. خاصیت مغناطیسی به مقدار بسیار زیادی به اندازه ی ذره وابسته است. هر ماده ی مغناطیس درحالت توده، ازحوزه های مغناطیسی تشكیل شده است. هرحوزه داراى هزاران اتم است كه در آن جهت چرخش الكترونها یكسان وگشتاورهای مغناطیسی به صورت موازی جهت یافته اند. اماجهت چرخش الكترون های هرحوزه با حوزه های دیگر متفاوت است. هرگاه، یك میدان مغناطیسی بزرگ، تمام حوزه های مغناطیسی را هم جهت كند، تغییر فاز مغناطیسی رخداده و مغناطیسی شدن به حداشباع میرسد. هرذره ای كه تنها شامل یك حوزه باشد، میتواند نانوذره به شماررود. نانوذرات مغناطیسی دارای تعداد حوزه های كمی هستند و مغناطیسی شدن آنها ساده تر است. در مواد فرومغناطیس وقتی اندازه ی ذره از یك حوزه ی مغناطیسیِ منفرد كوچكتر گردد، پدیده ی ابرپارامغناطیس)متصل نشدن ذرات مغناطیسی در ابعاد نانو در شرایط عادى و حساسیت بالاى آنها به میدان مغناطیسى(، به وقوع می پیوندد. چون نانوذرات نیاز به نیروی زیادی برای مغناطیسی شدن ندارند، خیلی ازحالت طبیعی فاصله نمی گیرند و پس از مغناطیسی شدن تمایل چندانی برای ازدست دادن خاصیت مغناطیسی وباز گشت به وضعیت اولیه را ندارند]3[.
1-3- از جمله کاربردهای نانوذرات میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
– ذخیره اطلاعات: نانوذرات مغناطیسی[1]با اندازه 2 تا 20 نانومتر می توانند به عنوان ابزاری برای ذخیره اطلاعات در کارت های مغناطیسی استفاده شوند.
– نانوکامپوزیت های مغناطیسی: با توزیع و اندازه دانه ی مناسب نانوذرات مغناطیسی در بستر مواد پلیمرﻲ می توان نانوکامپوزیت هایی با خاصیت مغناطیسی به دست آورد. که کاربرد زیادی را در سنسورها، پوشش های الکترومغناطیس و مواد جاذب امواج، دارا می باشند ]4[.
– فروسیال ها(محلول های مغناطیسی): فروسیال ها، محلول هایی هستند که در آن نانوذرات مغناطیسی (مانند: آهن و کبالت)، به صورت کلوئید در مایعی معلق می باشند و به آن خاصیت مغناطیسی می بخشند. هر چه اندازه ی نانوذرات مغناطیسی کوچک تر باشد، محلول خاصیت مغناطیسی بیشتری از خود نشان می دهد. از جمله کاربردهای فروسیال ها می توان به کاربرد آن به عنوان خنک کننده نام برد. هم چنین از این محلول ها برای به حرکت در آوردن سیال ها در تراشه ها[2]به وسیله ی نیروی مغناطیسی استفاده می شود.
-كاربرد نانوذرات مغناطیسی درتشخیص ودرمان بیماریها
|
[چهارشنبه 1399-10-17] [ 05:09:00 ق.ظ ]
|
